Большая Советская Энциклопедия (СЛ)

  Другая характеристика взаимодействия — длина свободного пробега частицы в веществе. Сильно взаимодействующие частицы обычно задерживаются железной плитой толщиной в несколько десятков см. Нейтрино же, обладающее лишь С. в., проходило бы, не испытав ни одного столкновения, через железную плиту толщиной порядка миллиарда км. Ещё более слабым является гравитационное взаимодействие, сила которого при энергии 10⁹эв в 10³³ раз (на 33 порядка) меньше, чем у С. в. Однако в повседневной жизни роль гравитационного взаимодействия гораздо заметней роли С. в. Это связано с тем, что гравитационное взаимодействие, так же как электромагнитное, имеет бесконечно большой радиус действия; поэтому, например, на тела, находящиеся на поверхности Земли, действует гравитационное притяжение со стороны всех атомов, из которых состоит Земля. Слабое же взаимодействие обладает настолько малым радиусом действия, что величина этого радиуса до сих пор не измерена: она наверняка меньше 10^-14 см, а возможно, и 10^-15см, что на два порядка меньше радиуса сильного взаимодействия. Вследствие этого, например, С. в. между ядрами двух соседних атомов, находящихся на расстоянии 10^-8см, совершенно ничтожно.

  Однако, несмотря на малую величину и короткодействие, С. в. играет очень важную роль в природе. Так, если бы удалось «выключить» С. в., то погасло бы Солнце, т. к. был бы невозможен процесс превращения протона (р) в нейтрон (n), позитрон (е⁺ ) и нейтрино (n). Именно в результате этого процесса происходит «выгорание» водорода на Солнце и четыре протона превращаются в ядро гелия, состоящее из двух протонов и двух нейтронов. Этот процесс служит источником энергии как Солнца, так и большинства звёзд. Процессы С. в. с испусканием нейтрино, по-видимому, вообще играют исключительно важную роль в эволюции звёзд, обусловливая потери энергии очень горячими звёздами, механизмы, взрывов сверхновых звёзд с образованием пульсаров и т. д. Ещё один пример: если бы не было С. в., то были оы стабильны и широко распространены в обычном веществе мюоны (m) и p-мезоны, а также странные частицы , которые, как известно, под действием С. в. распадаются за миллионные — миллиардные доли сек на обычные (нестранные) частицы.

  Столь большая роль С. в. связана с тем, что С. в. не подчиняется ряду запретов, которым подчиняются сильное и электромагнитное взаимодействия. В отличие от сильного и электромагнитного взаимодействий, С. в. нарушает закон сохранения странности . Нарушает С. в. и др. фундаментальную симметрию природы — зеркальную (см. Пространственная инверсия ), в слабых распадах максимально нарушается закон сохранения пространственной чётности и зарядовой чётности (см. Зарядовое сопряжение ). В обусловленных С. в. процессах распада долгоживущих нейтральных К-мезонов на десятые доли процента происходит нарушение сохранения т. н. комбинированной чётности (см. Комбинированная инверсия ) и временной обратимости микропроцессов (т. н. Т-инвариантности; см. Обращение времени ). (Подробнее см. ниже.)

  Интенсивности слабых процессов быстро растут с ростом энергии. Так, например, бета-распад нейтрона, энерговыделение в котором мало (~ 1 Мэв ) по сравнению с энергиями порядка энергии покоя адронов, длится около 10³сек ., что на 13 порядков больше, чем время жизни L-гиперона . Сечение взаимодействия с нуклонами (протонами и нейтронами) для нейтрино, имеющих энергии ~ 100 Гэв, примерно в миллион раз больше, чем для нейтрино с энергией ~ 1 Мэв. Вплоть до каких энергий продлится рост сечения с энергией, пока не ясно. Возможно, он не прекратится до энергий ~1000 Гэв в системе центра масс сталкивающихся частиц. Возможно, однако, что этот рост остановится при гораздо меньших энергиях.

  Наиболее распространённый процесс, обусловленный С. в., — (b-распад радиоактивных атомных ядер. Явление радиоактивности было обнаружено в 1896 А. А. Беккерелем . В течение первой трети 20 в. экспериментально исследовались энергетические спектры b-радиоактивных ядер (Э. Резерфорд , Дж. Чедвик , Л. Майтнер ). Результатом этого исследования явилась гипотеза (1931, В. Паули ) о том, что в b-распаде наряду с электроном (е^- ) испускается ещё одна лёгкая частица, получившая позднее название нейтрино. И хотя экспериментально свободное нейтрино было обнаружено лишь в 1956, уже в 1934, исходя из гипотезы Паули, Э. Ферми построил теорию (b-распада, которая (с некоторыми модификациями) лежит в основе современной теории С. в.