Interazione debole

Interazione debole Una delle quattro forze fondamentali della natura. Il nome si deve all’intensità dell’interazione, di gran lunga più debole degli altri due tipi di forza rilevabili a livello atomico e subatomico: quella forte e quella elettromagnetica. Rispetto all’ultima delle quattro forze fondamentali - quella gravitazionale - che si rivela solo su scala macroscopica, l’interazione debole è più intensa.

La forza debole è responsabile del decadimento beta di alcuni nuclei radioattivi e di alcune particelle elementari come i mesoni K, i muoni e i tauoni. A differenza dell’interazione elettromagnetica e di quella gravitazionale, non ha un range infinito, ma limitato; questo significa che i suoi effetti si esauriscono a brevissima distanza dalla sua origine (a circa 10^–18 m). Nella scala delle intensità relative in cui si attribuisce valore unitario all’interazione forte, l’interazione debole ha un’intensità di 10^-5 (quella elettromagnetica di 10^-3 e quella gravitazioneale di 10^-39).

Come vale per qualunque tipo di interazione, le caratteristiche della forza debole derivano dalle proprietà delle sue particelle mediatrici, i bosoni intermedi W e Z⁰; tali particelle vengono scambiate nel corso delle interazioni deboli, così come nei fenomeni regolati dalla forza forte vengono scambiati i gluoni, in quelli regolati dalle forze elettromagnetiche i fotoni e in quelli regolati dalla forza gravitazionale i gravitoni (non ancora osservati).

Una proprietà singolare ed esclusiva dell’interazione debole è la violazione di alcune importanti leggi di conservazione, rispettate invece da tutte le altre forze fondamentali: la conservazione della parità, della coniugazione di carica e dei numeri quantici di sapore.

Lo studio teorico dell’interazione debole ebbe inizio nel 1934 con le ricerche di Enrico Fermi, che fornì il primo modello teorico per l’interpretazione del decadimento beta. Nel 1956 Tsung Dao Lee e Chen Ning Yang teorizzarono una proprietà fondamentale ed esclusiva dell’interazione debole, vale a dire che, a differenza di tutte le altre forze, tale tipo di interazione non conserva la parità; in altre parole, che il fenomeno speculare di un decadimento beta (quello osservato in uno specchio) in natura non si può in alcun modo verificare. Questa e le altre singolari caratteristiche dell’interazione debole sono spiegate nella teoria elettrodebole formulata nel 1967 da Steven Weinberg e Abdus Salam con il contributo di Sheldon Glashow: essa riunisce l’interazione debole e l’interazione elettromagnetica nel quadro di un unico schema concettuale, trattando ciascuna delle due forze come un aspetto diverso di una stessa classe di fenomeni. La teoria ricevette un’importantissima conferma sperimentale nel 1984, quando Carlo Rubbia annunciò di aver osservato i bosoni intermedi W e Z⁰ in essa previsti.

Oggi i ricercatori orientano i loro studi nel campo delle particelle elementari in direzione di una teoria unificata che sia in grado di spiegare tutte e quattro le forze fondamentali, interazione debole compresa: la teoria della grande unificazione.