Já na década de 1930, os físicos conduziam experimentos envolvendo o que chamavam de “decaimento beta”. Eles observaram um elemento cuspindo de repente um movimento rápido eletrônicouma vez feito, varia – às vezes como isótopos diferentes do mesmo elemento, às vezes como elementos completamente diferentes.
Portanto, a questão que está na mente de todos é: como exatamente se desenrola esse processo de decadência?
Enrico Fermi tinha uma resposta: uma nova força da natureza. Sabemos que o núcleo de um átomo é um feixe nêutron e próton. Fermi postulou que alguma nova força poderia transformar prótons em nêutrons e vice-versa, liberando elétrons e partículas quase sem massa chamadas neutrinos no processo.
Isso é apenas um palpite. Mas ele estava certo, nasceu a força nuclear fraca.
As forças fracas podem fazer coisas que outras forças não conseguem. Por exemplo, pode mudar um sabor Quark em outro, que é como nêutrons e prótons trocam de lugar.
Também é muito fraco (daí o nome). Tem uma constante de acoplamento, que é uma forma sofisticada de descrever uma interação rara que pode ser 100.000 vezes menor que a força eletromagnética. E tem um alcance muito curto. A cerca de 10^-18 metros tem a mesma força que a força eletromagnética, mas a apenas 10^-17 metros já é 10.000 vezes mais fraca.
Essa incrível fraqueza vem de outra propriedade da força fraca, que é completamente diferente das outras forças e tem a ver com aquilo que a carrega. Todos os portadores de todas as outras forças não têm massa. Mas os portadores da força fraca, chamados W e Z bósonmais pesado que um próton.
Isto foi uma surpresa tão grande nas décadas de 1940 e 1950 que exigiu uma explicação própria. Como uma força fraca acabou com um grande número de portadores de energia? A resposta vem do físico teórico Peter Higgs. toda a razão da existência Bóson de Higgs é explicar por que a força fraca é do jeito que é, com o benefício colateral de criar massa para outras partículas.
Portanto, o poder fraco não segue as regras normais – na verdade, viola uma das maiores regras de todas.
Todas as outras forças naturais obedecem à simetria de paridade. Se você realizar um experimento físico e compará-lo com o mesmo experimento em um espelho, os resultados deverão ser os mesmos.
Todas as partículas também possuem uma propriedade chamada helicidade, que é seu spin em relação à direção do movimento. Essa helicidade pode ser no sentido anti-horário, que chamamos de hélice canhota, ou no sentido horário, que chamamos de hélice direita. Todas as partículas emergem espontaneamente como uma mistura uniforme de spins para a esquerda e para a direita. Isso garante que suas versões do universo espelho sejam idênticas, preservando assim a simetria de paridade.
mas neutrinoque são pequenas partículas criadas exclusivamente pela força fraca, fazem outras coisas. Os neutrinos são sempre canhotos. Não há neutrinos destros conhecidos. Se você olhar no espelho um processo que envolve a força fraca, verá um neutrino destro, mas ele não existe. Isto quebra a simetria do espelho, e a força fraca é a única força que pode fazer isso.
Portanto, a força fraca – a força que ninguém pediu – é a única força que pode alterar o sabor de uma partícula, a única força com um grande número de portadores de força e a única força que viola a simetria de paridade.
Ainda assim, o que conseguimos? O que o poder fraco já fez por nós?
Bem, se você quiser fundir dois átomos de hidrogênio, não poderá fazer isso porque eles se repelem. Então você precisa dançar um pouco. Você precisa transformar um dos prótons em um nêutron para que eles possam se combinar. Isto cria um deutério, que é apenas um nome sofisticado para os prótons e nêutrons unidos. Esses deutérios continuam a se fundir em hélio, liberando energia.
O que converte prótons em nêutrons? Isso mesmo: a força nuclear fraca. Assim, além de alterar o sabor das partículas, utilizar enormes portadores de força e tornar o universo canhoto, a força nuclear fraca também poderia fazer o sol brilhar – o que não é uma má compensação para uma força tão estranha.
