Xem mã nguồn của Tương tác yếu

{{1000 bài cơ bản}}
[[Tập tin:Beta-minus Decay.svg|thumb|[[phân rã beta|Phân rã phóng xạ beta]] xảy ra là do tương tác yếu, biến đổi một neutron thành một proton, electron, và một [[neutrino electron|phản neutrino electron]].]]
Trong [[vật lý hạt]], '''tương tác yếu''' là cơ chế chịu trách nhiệm cho '''lực yếu''' hay '''lực hạt nhân yếu''', một trong bốn [[tương tác cơ bản]] đã biết trong [[tự nhiên]], cùng với [[tương tác mạnh]], [[tương tác điện từ]], và [[tương tác hấp dẫn]]. Tương tác yếu gây ra [[phóng xạ|phân rã phóng xạ]] ở cả [[hạt hạ nguyên tử]] và [[phản ứng phân hạch]]. Lý thuyết tương tác yếu đôi khi được gọi là '''vị động lực học lượng tử''' ('''QFD'''), tương tự với lý thuyết [[sắc động lực học lượng tử|QCD]] và [[điện động lực học lượng tử|QED]], nhưng tên gọi này ít khi được sử dụng bởi vì lực yếu được hiểu tốt nhất trong [[tương tác điện yếu|lý thuyết điện yếu]] (EWT).<ref name="griffiths">{{chú thích sách|last=Griffiths|first=David|title=Introduction to Elementary Particles |year=2009|isbn=978-3-527-40601-2|pages=59–60}}</ref>

Trong [[Mô hình chuẩn]] của [[vật lý hạt]], các [[nhà vật lý]] hạt miêu tả tương tác yếu thông qua sự hấp thụ hay phát ra các [[boson W và Z]]. Mọi [[fermion]] đã biết đều tham gia vào tương tác yếu. Fermion là các hạt có [[spin]] bán nguyên (spin là một trong những tính chất cơ bản của hạt). Hạt fermion có thể là một [[hạt cơ bản]], như [[electron]], hoặc nó có thể là [[danh sách hạt cơ bản|hạt tổ hợp]], như [[proton]] chẳng hạn. Khối lượng của các boson W<sup>+</sup>, W<sup>&minus;</sup>, và Z lớn hơn rất nhiều so với của proton hay neutron, và cũng là nguyên nhân khiến cho tầm tương tác của lực yếu là ngắn. Nó được gọi là ''yếu'' bởi vì cường độ trường của nó trên một khoảng cách cho trước nhỏ hơn vài bậc độ lớn so với [[tương tác mạnh|lực hạt nhân mạnh]] và [[lực điện từ]].

Trong giai đoạn của [[kỷ nguyên quark]], lực điện yếu tách thành hai lực điện từ và lực yếu. Hầu hết các fermion theo thời gian sẽ phân rã bởi tương tác yếu. Một ví dụ quan trọng đó là [[phân rã beta]], và sự sản sinh của [[deuteri]] và [[heli]] từ [[hiđrô]] của phản ứng nhiệt hạt nhân trong lòng các [[sao]] như [[Mặt Trời]]. Những phân rã này cũng cho phép [[định tuổi bằng cacbon phóng xạ]], như [[cacbon-14]] phân rã thông qua tương tác yếu thành [[đồng vị của nitơ|nitơ-14]]. Nó cũng tạo ra hiện tượng phát quang do phóng xạ (radioluminescence), thường sử dụng trong chiếu sáng bằng [[triti]], và liên quan tới lĩnh vực chế tạo pin sử dụng phân rã beta (betavoltaics).<ref>{{chú thích web |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/press.html |title=The Nobel Prize in Physics 1979: Press Release |work=NobelPrize.org |publisher=Nobel Media |access-date =ngày 22 tháng 3 năm 2011}}</ref>

Các hạt [[quark]], mà cấu thành lên các hạt tổ hợp như neutron và proton, được xếp thành sáu "vị" (hương) &ndash; lên, xuống, lạ, duyên, đỉnh và đáy &ndash; và tổ hợp giữa các hạt hình thành lên tính chất của hạt tổ hợp. Tương tác yếu là duy nhất trong trường hợp nó cho phép hoán đổi giữa các vị quark thành vị khác. Ví dụ, trong quá trình phân rã beta trừ, một quark xuống phân rã thành một quark lên, biến đổi một neutron thành một proton. Tương tác yếu cũng là tương tác cơ bản duy nhất phá vỡ [[tính đối xứng chẵn lẻ]], và tương tự nó là tương tác duy nhất thể hiện tính phá vỡ [[đối xứng CP]].

==Lịch sử==
Năm 1933, [[Enrico Fermi]] lần đầu tiên nêu ra lý thuyết đề cập đến tương tác yếu, gọi là [[tương tác Fermi]]. Ông đề xuất rằng phân rã beta có thể giải thích bằng sự tương tác giữa bốn fermion, bao gồm một lực tiếp xúc mà không có phạm vi tác dụng.<ref name="Fermi's theory">{{chú thích tạp chí | title=Versuch einer Theorie der β-Strahlen. I | author=Fermi, Enrico | bibcode=1934ZPhy...88..161F | journal=[[Zeitschrift für Physik A]] | year=1934 | volume=88 | issue=3–4 | pages=161–177 | doi=10.1007/BF01351864}}</ref><ref name="Fermi's theory translation">{{chú thích tạp chí | title=Fermi's Theory of Beta Decay | url=https://archive.org/details/sim_american-journal-of-physics_1968-12_36_12/page/1150 | author=Wilson, Fred L. | journal=American Journal of Physics |date=December 1968 | volume=36 | issue=12 | pages=1150–1160 | doi=10.1119/1.1974382|bibcode = 1968AmJPh..36.1150W }}</ref>

Tuy nhiên, hóa ra nó sẽ tốt hơn khi miêu tả một lực không tiếp xúc nhưng có phạm vi tác dụng ngắn hữu hạn, hay tầm tác dụng ngắn. Năm 1968, [[Sheldon Glashow]], [[Abdus Salam]] và [[Steven Weinberg]] đã thống nhất lực điện từ và tương tác yếu lại khi họ chỉ ra hai lực này chỉ là các khía cạnh của cùng một lực, mà ngày nay gọi là [[Tương tác điện yếu|lực điện-yếu]].

Sự tồn tại của các [[boson W]] và [[Boson Z|Z]] tiên đoán từ lý thuyết điện yếu không được phát hiện cho tới tận năm 1983.

==Các tính chất==
[[Tập tin:Weak Decay (flipped).svg|nhỏ|phải|280px|Biểu đồ minh họa nhiều cách phân rã do tương tác yếu và xác suất xảy ra phản ứng cũng như hạt sẽ hình thành. Khả năng xảy ra cao hay thấp của phản ứng (hay độ đậm nhạt của các đường) miêu tả bằng các [[tham số CKM]].]]
Tương tác yếu đặc trưng bởi một số tính chất điển hình như sau:
# Nó là tương tác duy nhất có thể thay đổi [[hương (vật lý hạt)|hương]] (vị) của quark (ví dụ thay đổi một loại quark thành loại kia).
# Nó là tương tác duy nhất vi phạm tính đối xứng chẵn lẻ trong vật lý học. Nó cũng vi phạm đối xứng '''CP'''.
# Các hạt tải lực của nó (còn gọi là các boson chuẩn - gauge bosons) có khối lượng đáng kể, một đặc điểm kỳ lạ trong [[Mô hình chuẩn]] giải thích bằng [[cơ chế Higgs]].

Do có khối lượng lớn (xấp xỉ 90 GeV/c<sup>2</sup><ref name="PDG">{{chú thích tạp chí |author=W.-M. Yao ''et al''. ([[Nhóm dữ liệu hạt]]) |year=2006 |title=Review of Particle Physics: Quarks |url=http://pdg.lbl.gov/2006/tables/qxxx.pdf |journal=Journal of Physics G |volume=33 |page=1 |doi=10.1088/0954-3899/33/1/001 |arxiv = astro-ph/0601168 |bibcode = 2006JPhG...33....1Y }}</ref>) những hạt tải lực (hay hạt trường) này, ký hiệu là các [[boson]] W và Z, có thời gian sống ngắn: chúng có thời gian sống trung bình dưới 1×10<sup>−24</sup> giây.<ref>{{chú thích sách |title=Story of the W and Z |author=Peter Watkins |publisher=Cambridge University Press |location=Cambridge |url=http://books.google.co.uk/books?id=J808AAAAIAAJ&pg=PA70 |page=70 |year=1986 |isbn=978-0-521-31875-4}}</ref> Tương tác yếu có [[hằng số cặp]] (giá trị cho biết độ mạnh của tương tác) nằm trong khoảng 10<sup>−7</sup> và 10<sup>−6</sup>, so với tỷ lệ hằng số cặp của tương tác mạnh bằng 1 và [[hằng số cấu trúc tế vi|hằng số cặp điện từ]] vào khoảng 10<sup>−2</sup>;<ref name="coupling">{{chú thích web |url=http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/forces/couple.html |title=Coupling Constants for the Fundamental Forces |work=HyperPhysics | publisher =Georgia State University |access-date =ngày 2 tháng 3 năm 2011}}</ref> và cũng vì thế mà tương tác yếu là yếu về mặt cường độ tương tác.<ref name="physnet">{{chú thích web |url=http://physnet2.pa.msu.edu/home/modules/pdf_modules/m281.pdf |title=The Weak Interaction |author=J. Christman |publisher=Michigan State University |work=Physnet |year=2001 |ngày truy cập=2015-02-11 |archive-date = ngày 20 tháng 7 năm 2011 |archive-url=https://web.archive.org/web/20110720004912/http://physnet2.pa.msu.edu/home/modules/pdf_modules/m281.pdf }}</ref> Lực yếu có tầm tác dụng ngắn (khoảng 10<sup>−17</sup>–10<sup>−16</sup> m<ref name="physnet"/>).<ref name="coupling"/> Ở khoảng cách xấp xỉ 10<sup>−18</sup> mét, tương tác yếu có cường độ tác dụng bằng với của lực điện từ; nhưng ở quy mô gần 3×10<sup>−17</sup> m, tương tác yếu nhỏ hơn 10.000 lần so với tương tác điện từ.<ref>{{chú thích web |url=http://www.particleadventure.org/electroweak.html |title=Electroweak |work=The Particle Adventure |publisher=Particle Data Group |access-date =ngày 3 tháng 3 năm 2011}}</ref>

Tương tác yếu ảnh hưởng đến mọi fermion trong Mô hình chuẩn, cũng như đối với [[boson Higgs]]; trong khi các hạt [[neutrino]] chỉ tham gia vào tương tác hấp dẫn và tương tác yếu, và ban đầu các neutrino được đặt cho tên gọi ''lực yếu''.<ref name="physnet"/> Tương tác yếu không tạo ra [[trạng thái liên kết]] (bound state - hay nó không tham gia vào [[năng lượng gắn kết]]-năng lượng liên kết, binding energy) – chẳng hạn như lực hấp dẫn hút và liên kết các vật lại trong phạm vi thiên văn học, lực điện từ liên kết các [[nguyên tử]] lại thành [[phân tử]] và lực hạt nhân mạnh liên kết các nucleon trong hạt nhân.<ref name="greiner">{{chú thích sách |url=http://books.google.co.uk/books?id=yWTcPwqg_00C |title=Gauge Theory of Weak Interactions |author1=Walter Greiner |author2=Berndt Müller |publisher=Springer |page=2 |year=2009 |isbn=978-3-540-87842-1}}</ref>

Hiệu ứng đáng kể nhất của nó nằm ở đặc trưng thứ nhất: quá trình thay đổi hương của quark. Ví dụ một [[neutron]] nặng hơn một [[proton]] (một trong hai [[nucleon]]), nhưng nó không thể phân rã thành proton mà không thay đổi loại hương của một trong hai quark ''xuống'' thành quark ''lên''. Cả tương tác mạnh và tương tác điện từ đều không cho phép thay đổi hương của quark, do đó sự phân rã của neutron phải là '''phân rã yếu'''; không có phân rã yếu, các tính chất của quark như số lạ và số duyên (đi kèm với tên gọi của cùng các loại quark này) sẽ được bảo toàn trong mọi tương tác. Mọi [[meson]] là những hạt "không bền" bởi vì tương tác yếu.<ref>Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.29</ref> Trong quá trình gọi là phân rã beta, một quark ''xuống'' trong neutron có thể biến đổi thành quark ''lên'' bằng cách phát ra một boson W<sup>-</sup> [[hạt ảo|ảo]] sau đó boson phân rã thành một [[electron]] và một phản neutrino electron.<ref name="Cott28"/>

Do các boson chuẩn có khối lượng, phân rã yếu có đặc tính khác hẳn so với phân rã mạnh hay phân rã điện từ, và những phân rã này có thời gian xảy ra rất khác nhau. Ví dụ, hạt [[pion]] trung hòa (tuân theo phân rã điện từ) có thời gian sống vào khoảng 10<sup>−16</sup> giây, trong khi hạt pion có điện tích (phân rã thông qua tương tác yếu) sống tới 10<sup>−8</sup> giây, dài gấp một trăm triệu lần.<ref name="Cottingham30">Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.30</ref> Ngược lại, một neutron tự do (cũng phân rã thông qua tương tác yếu) có thời gian sống vào khoảng 15 phút.<ref name="Cott28">Cottingham & Greenwood (1986, 2001), p.28</ref>

===Spin đồng vị yếu và siêu tích yếu===
{{chính|Spin đồng vị yếu}}
{| style="margin:0 auto 1em;" class="wikitable"
|+'''Fermion xoay trái trong Mô hình chuẩn'''.<ref name="baez">{{Chú thích tạp chí |first1=John C. |last1=Baez |authorlink1=John C. Baez |first2=John |last2=Huerta |year=2009 |title=The Algebra of Grand Unified Theories |url=http://math.ucr.edu/~huerta/guts/node9.html |bibcode=2009arXiv0904.1556B |volume=0904 |pages=483–552 |arxiv=0904.1556 |journal=Bull.Am.Math.Soc. |url-status=dead |access-date =ngày 15 tháng 10 năm 2013 |archive-date = ngày 14 tháng 8 năm 2018 |archive-url=https://web.archive.org/web/20180814115930/http://math.ucr.edu/~huerta/guts/node9.html }}</ref>
|-
!colspan="3" style="background:#339900; color:#ffffff"|Thế hệ 1
!colspan="3" style="background:#339900; color:#ffffff"|Thế hệ 2
!colspan="3" style="background:#339900; color:#ffffff"|Thế hệ 3
|- style="background:#fdd;"
!Fermion
!Ký hiệu
!Spin<br />đồng vị yếu
!Fermion
!Ký hiệu
!Spin<br />đồng vị yếu
!Fermion
!Ký hiệu
!Spin<br />đồng vị yếu
|-
|style="background:#efefef"|[[Electron]]
|<math>e^-\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Muon]]
|<math>\mu^-\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Tau (hạt)|Tau]]
|<math>\tau^-\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|-
|style="background:#efefef"|[[Neutrino electron]]
|<math>\nu_e\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Neutrino muon]]
|<math>\nu_\mu\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Neutrino tau]]
|<math>\nu_\tau\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark lên]]
|<math>u\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Quark duyên]]
|<math>c\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Quark đỉnh]]
|<math>t\,</math>
|<math>+1/2\,</math>
|-
|style="background:#efefef"|[[Quark xuống]]
|<math>d\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Quark lạ]]
|<math>s\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|style="background:#efefef"|[[Quark đáy]]
|<math>b\,</math>
|<math>-1/2\,</math>
|-
| colspan="9" style="text-align:center;"|Mỗi phản hạt xoay trái (left-handed) có spin đồng vị yếu bằng 0.<br>Các phản hạt xoay phải spin đồng vị yếu ngược dấu.
|}
{{clear}}
Mọi hạt có một tính chất mà các nhà vật lý đặt tên là spin đồng vị yếu (T<sub>3</sub>), được coi như [[số lượng tử]] và tính chất này chi phối các hạt tương tác như thế nào đối với lực yếu. Do vậy spin đồng vị yếu đóng vai trò trong tương tác yếu giống như của [[điện tích]] trong lực điện từ và [[màu tích]] trong tương tác mạnh. Mọi [[fermion]] có giá trị spin đồng vị hoặc bằng +{{frac|2}} hoặc bằng −{{frac|2}}. Ví dụ, quark lên ''u'' có T<sub>3</sub> bằng +{{frac|2}} và quark xuống ''d'' có giá trị bằng −{{frac|2}}. Nếu chỉ thông qua tương tác yếu, một quark không bao giờ phân rã thành một quark khác với cùng giá trị T<sub>3</sub>: quark với T<sub>3</sub> bằng +{{frac|2}} phân rã thành các quark với T<sub>3</sub> bằng −{{frac|2}} và ngược lại.
[[Tập tin:PiPlus muon decay.svg|nhỏ|trái|{{SubatomicParticle|Pion+}} phân rã thông qua kênh tương tác yếu.]]

Trong bất kỳ tương tác yếu nào, spin đồng vị yếu là đại lượng [[định luật bảo toàn|bảo toàn]]: tổng các giá trị spin đồng vị yếu của các hạt tham gia vào tương tác bằng tổng các giá trị spin đồng vị yếu của các hạt hình thành sau tương tác. Ví dụ, hạt {{SubatomicParticle|Pion+}} xoay trái, với spin đồng vị yếu bằng 1, thông thường phân rã thành một neutrino muon {{SubatomicParticle|Muon neutrino}} (+1/2) và một muon {{SubatomicParticle|Muon+}} (là phản hạt xoay phải, +1/2).<ref name="Cottingham30"/>

Với sự phát triển của lý thuyết điện yếu, một tính chất khác, [[siêu tích yếu]], được nêu ra. Nó phụ thuộc vào điện tích và spin đồng vị yếu của hạt, định nghĩa bằng:
:<math>\qquad Y_W = 2(Q - T_3)</math>
với ''Y<sub>W</sub>'' là siêu tích yếu của một hạt, ''Q'' là điện tích của nó (theo đơn vị [[điện tích cơ bản]]) và ''T<sub>3</sub>'' là spin đồng vị yếu của hạt. Trong khi một số hạt có spin đồng vị yếu bằng 0, mọi hạt, ngoại trừ [[gluon]], có siêu tích yếu khác 0. Siêu tích yếu là phần tử sinh của thành phần U(1) của [[nhóm chuẩn điện yếu]].<ref>{{chú thích sách|title=Dynamics of the standard model|url=https://archive.org/details/dynamicsstandard00jfdo|pages=[https://archive.org/details/dynamicsstandard00jfdo/page/52 52]|author=J. F. Donoghue, E. Golowich, B. R. Holstein|publisher=Cambridge University Press|year=1994|isbn=0-521-47652-6}}</ref>

==Các kiểu tương tác==
Có hai kiểu tương tác yếu (hay các ''[[biểu đồ Feynman|vertex]]''). Kiểu thứ nhất là "[[tương tác dòng điện tích]]" bởi vì nó được truyền bởi các hạt mang [[điện tích]] (các boson [[W boson|{{SubatomicParticle|W boson+}} hay {{SubatomicParticle|W boson-}}]]), và chịu trách nhiệm cho phân rã beta. Kiểu thứ hai là "[[tương tác dòng trung hòa]]" bởi vì nó được truyền bởi một hạt trung hòa điện tích, [[Z boson|boson Z]].

===Tương tác dòng điện tích===
[[Tập tin:Beta Negative Decay.svg|thumb|right|200px|[[Biểu đồ Feynman]] đối với phân rã beta trừ của một [[neutron]] thành một [[proton]], [[electron]] và [[neutrino|phản neutrino electron]], thông qua một boson nặng trung gian là hạt {{SubatomicParticle|W boson-}}.]]
Trong kiểu tương tác dòng điện tích, một [[lepton]] điện tích (như [[electron]] hoặc [[muon]], có điện tích bằng −1) hấp thụ một boson [[W boson|{{SubatomicParticle|W boson+}}]] (hạt có điện tích +1) và do đó chuyển đổi thành một [[neutrino]] tương ứng (với điện tích bằng 0), trong khi loai (hay "họ") của neutrino (electron, muon hay tau) là như nhau đối với họ của lepton trong tương tác, ví dụ:
:<math>\mu^-+ W^+\to \nu_\mu</math>
Tương tự, một loại [[quark]] xuống (''d'' với điện tích −{{frac|3}}) có thể biến đổi thành một loại quark lên (''u'', với điện tích +{{frac|2|3}}), khi phát ra một boson {{SubatomicParticle|W boson-}} hay hấp thụ một boson {{SubatomicParticle|W boson+}}. Chính xác hơn, loại quark xuống trở thành trạng thái [[chống chập lượng tử]] của loại quark lên: tức là, nó có khả năng trở thành một trong ba loại quark lên, với xác suất xảy ra được tính theo bảng [[ma trận CKM]]. Ngược lại, một loại quark lên có thể phát ra boson {{SubatomicParticle|W boson+}} – hoặc hấp thụ boson {{SubatomicParticle|W boson-}} – và biến đổi thành một loại quark xuống:
:<math>d \to u+ W^-</math>
:<math>d+ W^+\to u </math>
:<math>c\to s + W^+</math>
:<math>c+ W^-\to s</math>
Boson W không bền và nhanh chóng phân rã, với thời gian sống rất ngắn. Ví dụ:
:<math>W^-\to e^- + \bar\nu_e~</math>
:<math>W^+\to e^+ + \nu_e~</math>
Sự phân rã của boson W thành các sản phẩm khác cũng có thể xảy ra, với xác suất thay đổi đối với từng loại sản phẩm.<ref name="PDG2">{{chú thích tạp chí |author=K. Nakamura ''et al''. (Particle Data Group) |year=2010 |title=Gauge and Higgs Bosons |url=http://pdg.lbl.gov/2010/tables/rpp2010-sum-gauge-higgs-bosons.pdf |journal=Journal of Physics G |volume=37}}</ref>

Trong phân rã beta của neutron (xem hình minh họa ở trên), một quark xuống ''d'' bên trong neutron phát ra một boson ảo {{SubatomicParticle|W boson-}} và biến đổi thành một quark lên ''u'', chuyển đổi neutron thành một proton. Bởi vì năng lượng tham gia trong quá trình (hay hiệu khối lượng giữa quark lên và quark xuống), boson {{SubatomicParticle|W boson-}} chỉ có thể biến đổi thành một electron và một phản neutrino-electron.<ref name="PDG3">{{chú thích tạp chí |author=K. Nakamura ''et al''. (Particle Data Group) |year=2010 |title= n |url=http://pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-n.pdf |journal=Journal of Physics G |volume=37 |page=7}}</ref> Ở cấp độ quark, có thể biểu diễn quá trình này như sau:
:<math>d\to u+ e^- + \bar\nu_e~</math>

===Tương tác dòng trung hòa===
Trong tương tác dòng trung hòa, một [[quark]] hay một [[lepton]] (ví dụ một electron hay muon) phát ra hay hấp thụ một [[Z boson|boson Z]] trung hòa điện tích. Ví dụ:
:<math>e^-\to e^- + Z^0</math>

Giống như boson W, boson Z cũng nhanh chóng phân rã,<ref name="PDG2"/> chẳng hạn:
:<math>Z^0\to b+\bar b</math>

==Thuyết điện yếu==
{{chính|Tương tác điện yếu}}
[[Mô hình Chuẩn]] của vật lý hạt miêu tả [[tương tác điện từ]] và tương tác yếu là hai khía cạnh khác nhau của cùng một tương tác điện yếu, lý thuyết được phát triển vào khoảng năm 1968 bởi các nhà vật lý trong đó có [[Sheldon Glashow]], [[Abdus Salam]] và [[Steven Weinberg]]. Ba người đã nhận [[Giải Nobel Vật lý]] năm 1979 cho lý thuyết này.<ref>{{chú thích web |publisher=Nobel Media |work=NobelPrize.org |title=The Nobel Prize in Physics 1979 |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1979/ |access-date =ngày 20 tháng 2 năm 2015}}</ref> [[Cơ chế Higgs]] đưa ra cách giải thích cho sự có mặt của ba boson chuẩn có khối lượng (ba hạt truyền tương tác của lực yếu) và hạt truyền tương tác [[photon]] không có khối lượng của tương tác điện từ.<ref name="PDGHiggs">{{chú thích tạp chí
 |author=C. Amsler ''et al.'' (Particle Data Group)
 |year=2008
 |title=Review of Particle Physics – Higgs Bosons: Theory and Searches
 |url=http://pdg.lbl.gov/2008/reviews/higgs_s055.pdf
 |journal=Physics Letters B
 |volume=667 |issue= |page=1
 |doi= 10.1016/j.physletb.2008.07.018
|bibcode = 2008PhLB..667....1P }}</ref>

Theo thuyết điện yếu, ở mức năng lượng rất cao, [[vũ trụ]] có bốn boson trường chuẩn phi khối lượng giống như photon và một [[trường Higgs]] song tuyến vô hướng phức. Tuy nhiên, ở mức năng lượng thấp hơn, đối xứng chuẩn bị [[phá vỡ đối xứng tự phát|phá vỡ tự phát]] trở thành đối xứng '''U'''(1) cho tương tác điện từ (một trong các trường Higgs thu được giá trị [[chân không]] kỳ vọng). Sự phá vỡ đối xứng này đáng ra phải tạo ra ba boson Goldston phi khối lượng, nhưng chúng kết hợp với ba trường kiểu photon (thông qua [[cơ chế Higgs]]) khiến chúng thu được khối lượng. Ba trường này có các boson tương ứng trở thành các hạt {{SubatomicParticle|W boson+}}, {{SubatomicParticle|W boson-}} và Z của tương tác yếu, trong khi trường chuẩn thứ tư, mà có boson tương ứng vẫn không có khối lượng, là hạt photon của tương tác điện từ.<ref name="PDGHiggs"/>

Lý thuyết này nêu ra một số tiên đoán bao gồm sự tồn tại của các boson có khối lượng Z và W trước khi chúng được phát hiện trong [[máy gia tốc]] ở [[CERN]] vào năm 1983. Ngày 4 tháng 7 năm 2012, hai đội CMS và ATLAS tại [[Máy gia tốc hạt lớn|LHC]] độc lập với nhau công bố xác nhận họ đã phát hiện ra một boson chưa từng tồn tại trước đó trong thực nghiệm với khối lượng trong khoảng 125–127 GeV/''c''<sup>2</sup>, mà những tính chất đầu tiên họ đo được "tương thích" với boson Higgs, và thông báo rằng cần thiết những dữ liệu và phân tích thêm trước khi có thể khẳng định chắc chắn boson mới chính là boson Higgs hay là một loại hạt khác. Đến 14 tháng 3 năm 2013, boson Higgs được xác nhận là tồn tại.<ref>{{chú thích web|url=http://home.web.cern.ch/about/updates/2013/03/new-results-indicate-new-particle-higgs-boson |title=New results indicate that new particle is a Higgs boson &#124; CERN |publisher=Home.web.cern.ch |date= |access-date =ngày 20 tháng 9 năm 2013}}</ref>

==Vi phạm tính đối xứng==
[[Tập tin:Right left helicity.svg|nhỏ|phải|280px|Hạt định hướng trái và phải: p là [[động lượng]] của hạt và S là [[spin]] của nó. Chú ý rằng không tồn tại đối xứng phản xạ biến trạng thái này thành trạng thái kia.]]
Các [[định luật vật lý|định luật tự nhiên]] từ lâu được cho là không thay đổi dưới phép [[phản xạ]] qua gương, hay sự đảo chiều của một [[không gian Euclid|trục không gian]]. Kết quả thí nghiệm thông qua biến đối gương này được hy vọng là giống hệt với kết quả của một thí nghiệm với thiết bị cũng được biến đổi qua đối xứng gương. Các nhà vật lý gọi đây là định luật bảo toàn tính chẵn lẻ và định luật này áp dụng đúng cho các tương tác hấp dẫn, tương tác điện từ và tương tác mạnh; họ cũng giả thiết rằng đây là định luật phổ quát.<ref>{{chú thích sách |title=American scientists |author=Charles W. Carey |chapter=Lee, Tsung-Dao |year=2006 |publisher=Facts on File Inc. |url=http://books.google.co.uk/books?id=00r9waSNv1cC&pg=PA225 |page=225 |isbn=9781438108070}}</ref> Tuy vậy, vào giữa thập niên 1950, hai nhà vật lý [[Dương Chấn Ninh]] và [[Lý Chính Đạo]] đề xuất ý tưởng có thể tương tác yếu không tuân theo định luật này. Biết tới ý tưởng này, [[Ngô Kiện Hùng]] và cộng sự vào năm 1957 đã thiết lập một thí nghiệm quan sát sự phân rã beta của Co-60 và họ phát hiện ra sự vi phạm tính đối xứng chẵn lẻ của tương tác yếu, điều này đưa Lý và Dương nhận giải Nobel Vật lý năm 1957 và Ngô nhận [[giải Wolf Vật lý]] năm 1978.<ref>{{chú thích web |publisher=Nobel Media |work=NobelPrize.org |title=The Nobel Prize in Physics 1957 |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1957/ |access-date =ngày 20 tháng 2 năm 2015}}</ref>

Lúc ban đầu, tương tác yếu thường được miêu tả bằng [[lý thuyết Fermi]], sự phát hiện ra tính vi phạm đối xứng chẵn lẻ và lý thuyết [[tái chuẩn hóa]] ra đời cho thấy cần phải có một cách tiếp cận mới. Năm 1957, [[Robert Marshak]] và [[George Sudarshan]] và một số người khác về sau, bao gồm [[Richard Feynman]] và [[Murray Gell-Mann]] đề xuất hàm [[Lagrangian]] '''V−A''' ([[vectơ]] trừ vectơ trục hay định hướng trái) cho tương tác yếu. Trong lý thuyết này, tương tác yếu chỉ tác dụng lên các hạt định hướng trái (và các phản hạt định hướng phải). Do các hạt định hướng trái qua đối xứng gương trở thành các hạt định hướng phải, điều này giải thích tính vi phạm đối xứng chẵn lẻ một cách tối đa. Lý thuyết '''V−A''' được phát triển trước khi phát hiện ra boson Z, vì thế lý thuyết này không bao gồm các trường định hướng phải mà xuất hiện cùng với tương tác dòng trung hòa.

Tuy nhiên, lý thuyết '''V-A''' suy đoán tồn tại một tổ hợp đối xứng '''[[vi phạm CP|CP]]''' được phép bảo toàn. Đối xứng '''CP''' là sự kết hợp của đối xứng chẵn lẻ '''P''' (biến đổi trái thành phải) với liên hợp điện tích '''C''' (biến đổi hạt thành phản hạt). Một lần nữa các nhà vật lý lại nghe thấy một điều ngạc nhiên khác, khi vào năm 1964, [[James Cronin]] và [[Val Fitch]] đưa ra kết quả thực nghiệm rõ ràng khi hạt [[kaon]] phân rã không tuân theo đối xứng CP. Hai người nhận giải Nobel Vật lý năm 1980 nhờ phát hiện này.<ref>{{chú thích web |publisher=Nobel Media |work=NobelPrize.org |title=The Nobel Prize in Physics 1980 |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1980/ |access-date =ngày 20 tháng 2 năm 2015}}</ref> Năm 1973, [[Kobayashi Makoto]] và [[Maskawa Toshihide]] chứng tỏ sự vi phạm đối xứng CP trong tương tác yếu đòi hỏi nhiều hơn hai thế hệ hạt cơ bản,<ref name="KM">
{{chú thích tạp chí
 |author=M. Kobayashi, T. Maskawa
 |year=1973
 |title=CP-Violation in the Renormalizable Theory of Weak Interaction
 |journal=Progress of Theoretical Physics
 |volume=49 |issue=2 |pages=652–657
 |doi=10.1143/PTP.49.652
|bibcode = 1973PThPh..49..652K }}</ref> dẫn tới tiên đoán sự tồn tại của một thế hệ hạt thứ ba chưa được biết tới. Khám phá này đưa hai người nhận giải Nobel Vật lý năm 2008 cùng với [[Nambu Yochiro]].<ref>{{chú thích web |publisher=Nobel Media |work=NobelPrize.org |title=The Nobel Prize in Physics 1980 |url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2008/ |access-date =ngày 17 tháng 3 năm 2011}}</ref> Không như sự vi phạm tính đối xứng chẵn lẻ, vi phạm CP chỉ xảy ra ở một số nhỏ phản ứng tương tác yếu, nhưng phần lớn các nhà vật lý tin rằng vi phạm này là câu trả lời cho sự sai khác giữa lượng vật chất và [[phản vật chất]] tồn tại trong vũ trụ; nó là một trong ba điều kiện nêu ra bởi [[Andrei Sakharov]] trong kỷ nguyên [[baryon]].<ref>{{chú thích sách |title=CP violation |editor=Cecilia Jarlskog |author=Paul Langacker |chapter=Cp Violation and Cosmology |origyear=1989 |year=2001 |publisher=World Scientific Publishing Co. |location=London, River Edge |url=http://books.google.co.uk/books?id=U5TC5DSWOmIC |page=552 |isbn=9789971505615}}</ref>

== Xem thêm ==
* [[Tương tác cơ bản]]
* [[Vật chất tối]]
* [[Năng lượng tối]]

==Tham khảo==
{{tham khảo}}

===Sách phổ biến===
*{{chú thích sách
 |author=R. Oerter
 |year=2006
 |title=The Theory of Almost Everything: The Standard Model, the Unsung Triumph of Modern Physics
 |url=https://archive.org/details/theoryofalmostev0000oert
 |publisher=Plume
 |isbn=978-0-13-236678-6
}}
*{{chú thích sách
 |author=B.A. Schumm
 |year=2004
 |title=Deep Down Things: The Breathtaking Beauty of Particle Physics
 |url=https://archive.org/details/deepdownthingsbr00schu
 |publisher=Johns Hopkins University Press
 |isbn=0-8018-7971-X
}}

===Sách chuyên khảo===
*{{chú thích sách
 | author=D.A. Bromley
 | year=2000
 | title=Gauge Theory of Weak Interactions
 | publisher=Springer
 | isbn=3-540-67672-4
}}
*{{chú thích sách
 |author=G.D. Coughlan, J.E. Dodd, B.M. Gripaios
 |year=2006
 |title=The Ideas of Particle Physics: An Introduction for Scientists
 |url=https://archive.org/details/ideasofparticlep0000coug_q6u9
 |edition=3rd
 |publisher=Cambridge University Press
 |isbn=978-0-521-67775-2
}}
*{{chú thích sách
 | author1=W. N. Cottingham
 | author2=D. A. Greenwood
 | title=An introduction to nuclear physics
 | publisher=Cambridge University Press
 | origyear=1986
 | year=2001
 | edition=2nd
 | page=30
 | isbn=978-0-521-65733-4
 | url=http://books.google.co.uk/books?id=0VIpJPn-qWoC&pg=PA30
}}
*{{chú thích sách
 | author=D.J. Griffiths
 | year=1987
 | title=Introduction to Elementary Particles
 | url=https://archive.org/details/introductiontoel0000grif_o7r4
 | publisher=John Wiley & Sons
 | isbn=0-471-60386-4
}}
*{{chú thích sách
 | author=G.L. Kane
 | year=1987
 | title=Modern Elementary Particle Physics
 | url=https://archive.org/details/modernelementary0000kane_h0l3
 | publisher=Perseus Books
 | isbn=0-201-11749-5
}}
*{{chú thích sách
 | author=D.H. Perkins
 | year=2000
 | title=Introduction to High Energy Physics
 | publisher=Cambridge University Press
 | isbn=0-521-62196-8
}}

== Liên kết ngoài ==
* {{Britannica|638203|Weak force (physics)}}
* {{TĐBKVN|4605}}
* [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E3/ Các lực trong tự nhiên], V. Grigôriev và G. Miakisev: [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E5/ Phần 1], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E4/ Phần 2], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E6/ Phần 3], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E7/ Phần 4], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/03/3B9DC8E8/ Phần 5], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/04/3B9DCFC4/ Phần 6], [http://vnexpress.net/GL/Khoa-hoc/Tu-sach/2005/04/3B9DCFC5/ Phần 7]
{{Lực cơ bản}}
{{vật lý}}
{{Mô hình chuẩn}}
{{Kiểm soát tính nhất quán}}

[[Thể loại:Lực cơ bản|Y]]
[[Thể loại:Khái niệm vật lý]]
[[Thể loại:Vật lý hạt nhân]]