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256 世 界学 Shi Jie Xue

叫氢聚变的过程也是由它启动的。弱相互作用会影响所有费米子，即所有自旋为半
奇数的粒子（通过交换 W 及 Z 玻色子）。

弱核力引起放射性衰变（原子的原子核破裂），称为 β 衰变。放射性的原子
不稳定，是因为它的原子核容纳了太多的中子，β 衰变时，一个中子变成一个质子，

释放出电子（称为 β 粒子）。
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造成放射性原子核或自由中子衰变的作用力。原子核 β 衰变以及寿命在 10 s
以上的不稳定粒子的衰变等，都是弱相互作用过程。弱相互作用过程是一种短程
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力，力程小于 10 m。除光子以外，几乎所有粒子都参与弱相互作用，其中包括
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轻——轻子相互作用过程，如 μ → e +ve'+vμ；轻子——强子相互作用过程，如
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π → μ +vμ'；强子——强子相互作用过程，如 K → π +π 。弱相互作用过程一个重
要标志就是伴随有中微子产生，也就是说有中微子出现的过程一定是弱相互作用；
但是，弱相互作用过程不一定都有中微子出现。
弱力属于微观力。在微观粒子世界中，粒子之间的相互作用是通过碰撞而实现
的。由于作用强度的不同表现为弱、电、强作用力。
对于弱相互作用力来说，有两种弱相互作用，一种是有轻子（电子 e，中微子 ν，

μ 子以及它们的反粒子）参与的反应，如 β 衰变， μ 子的衰变以及 π 介子的衰变等；
另一种是 κ 介子和∧超子的衰变。这两种弱相互作用的强度相同，都比强相互作
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用弱 10 倍，相互作用时间约为 10 ~10 s.
中子的 β 衰变，在费曼图中表现为：中子与电子中微子发生碰撞，在碰撞过
程中发生了力的作用，这种力就是弱相互作用力。碰撞后的中子改变方向，其固有

能量与动量都发生改变，变成了质子（准确地说是：碰撞后中子改变运动方向，与
观测时空成角，被观测成了质子）。同样，电子中微子也改变方向，固有能量与动

量也发生改变，变成了电子（准确来说是：碰撞后电子中微子改变运动方向，与观
测时空成角，被观测成了电子）。

参与碰撞的粒子称为费米子，其自旋为半整数。由于两粒子间的碰撞是间隔一
定距离的，这种碰撞并不是超距作用，而是要通过媒介粒子来传递，这个起传递作

用的粒子就像是一个“媒婆”，被称为玻色子，其自旋为整数。传递力的作用的粒
子以虚态存在。对于弱相互作用来说该粒子为 W、Z 光子（光子的运动速度为光速，
由于其运动速度的下降，被观测成了低速运动的 W、Z 粒子）。