Zayıf nükleer kuvvetin çekirdekteki kuvveti tam olarak nerededir?

Zayıf kuvvet çekirdekte bir itme ya da çekme olarak hissedilmez, çünkü onun asıl işi parçacıkları bir arada tutmak veya birbirinden uzaklaştırmak değil, parçacıkların türünü değiştirmektir. Kuvvetin "yeri" çekirdeğin içinde sürekli bir kuvvet alanı olarak değil, nadiren gerçekleşen dönüşüm olaylarında (beta bozunumu gibi) ortaya çıkar.

Örneğin bir nötron bozunurken içindeki bir aşağı kuark (d) yukarı kuarka (u) dönüşür. Bu sırada bir sanal W- bozonu salınır, o da hemen bir elektrona ve bir elektron antinötrinosuna bozunur. Sonuçta nötron protona dönüşür. Burada ortada bir "kuvvet büyüklüğü" yerine bir etkileşim ve bir bozunma olasılığı vardır. Zayıf kuvvetin görünür etkisi, nötronun yaklaşık 880 saniyelik serbest ömrü gibi yavaş süreçlerde kendini gösterir.

"Zayıf" denmesinin nedeni de burada yatıyor. Aracı parçacıklar olan W ve Z bozonları çok kütlelidir (yaklaşık 80 ve 91 GeV/c2, yani bir protonun 85-97 katı). Bu kadar ağır bir parçacık Heisenberg belirsizliği yüzünden ancak çok kısa bir süre "ödünç" alınan enerjiyle var olabilir ve bu yüzden menzil yaklaşık 10-18 m mertebesindedir. Bu, bir protonun yarıçapının (yaklaşık 0,84 x 10-15 m) kabaca yüzde birinden bile küçüktür. Yani etki, parçacıkların neredeyse iç içe geçtiği anlarda ortaya çıkar.

Bir de karıştırılan bir nokta var. Çekirdeği bir arada tutan şey güçlü kuvvettir (kalıntı güçlü kuvvet, nükleonlar arasındaki pion değiş tokuşu). Zayıf kuvvet kararlılığı sağlamaz, tersine çekirdeğin kararsız olduğu durumlarda onu daha kararlı bir konfigürasyona götüren bozunma yolunu açar. Ayrıca zayıf kuvvet, kuvvetler arasında yük çevirebilen (yük değiştiren akım) ve parite simetrisini maksimum ölçüde bozan tek kuvvettir. Atomlarda küçük de olsa ölçülebilen parite ihlali bu yüzden francium gibi ağır atomlarla araştırılıyor.

Not olarak, listedeki bazı makaleler zayıf kuvveti klasik bir newton değeriyle hesaplamayı ya da güçlü kuvveti zayıf kuvvetten türetmeyi öneriyor. Bunlar standart modelin parçası değil, ana akım fizikte kabul görmüyor, bu yüzden dayanak olarak kullanmadım.