Heikko vuorovaikutus

Heikko vuorovaikutus ei ole rakenteita koossa pitävä vuorovaikutus, vaan mahdollistaa niin kvarkkien kuin leptonien muuttumisen toisiksi hiukkasiksi. Mahdollisia perusreaktioita ovat esimerkiksi seuraavat:

  • Jokin +2/3 sähkövaraukseltaan oleva kvarkki emittoi plusvarauksellisen välittäjähiukkasen W+ ja muuttuu joksikin -1/3 sähkövaraukseltaan olevaksi kvarkiksi.
    Esimerkki: [[$\text{u} \ \rightarrow \ \text{W}^+ + \text{d}$]]
  • Jokin -1/3 sähkövaraukseltaan oleva kvarkki emittoi miinusvarauksellisen välittäjähiukkasen W- ja muuttuu joksikin +2/3 sähkövaraukseltaan olevaksi kvarkiksi.
    Esimerkki: [[$\text{d} \ \rightarrow \ \text{W}^- + \text{u}$]]
  • Syntynyt välittäjähiukkanen hajoaa joksikin varaukselliseksi leptoniksi ja sen vastinneutriinoksi siten, että toinen näistä on antihiukkanen ja sähkövaraus säilyy.
    Esimerkkejä: [[$\text{W}^+ \ \rightarrow \ \text{e}^+ + \nu$]], [[$\quad \text{W}^- \ \rightarrow \ \text{e}^- + \overline\nu$]]

Myös mitkä tahansa näiden reaktioiden yhdistelmät tai käänteiset reaktiot ovat mahdollisia.

Heikko vuorovaikutus on beetahajoamisen ja elektronisieppauksen taustalla. Esimerkiksi [[$\beta^+$]]-hajoamisessa ytimessä protoni muuttuu neutroniksi, jolloin reaktiossa emittoituu positroni sekä neutriino. Tarkemmin katsottuna tapahtuu seuraava kahden yllämainitun reaktion yhdistelmä: 

[[$\quad \text{u} \ \rightarrow \ \text{d} + \text{W}^+ \ \rightarrow \ \text{d} + \text{e}^+ + \nu$]]

Kun protonissa toinen [[$u$]]-kvarkeista muuttuu [[$d$]]-kvarkiksi, protoni muuttuu neutroniksi.

Heikon vuorovaikutuksen kolmas välittäjähiukkanen, Z-bosoni, on varaukseton. Sen kautta tapahtuu reaktioita, joissa syntyy hiukkanen ja sen antihiukkanen. Tällaisissa reaktioissa Z-bosonista muodostuu esim. elektroni ja positroni. Z-bosonista voi muodostua myös jokin muu leptoni ja sen antihiukkanen, tai kvarkki ja sen antikvarkki.