Heikko vuorovaikutus

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

  • kvarkki, jonka sähkövaraus on +2/3, emittoi plusvarauksellisen välittäjähiukkasen W+ ja muuttuu kvarkiksi, jonka sähkövaraus on -1/3.
    Esimerkki: [[$\text{u} \ \rightarrow \ \text{W}^+ + \text{d}$]]
  • kvarkki, jonka sähkövaraus on -1/3, emittoi miinusvarauksellisen välittäjähiukkasen W- ja muuttuu kvarkiksi, jonka sähkövaraus on +2/3.
    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 ytimen sisällä oleva protoni muuttuu neutroniksi, jolloin reaktiossa emittoituu positroni sekä neutriino. Tarkemmin katsottuna tapahtuu seuraava kahden yllä mainitun reaktion yhdistelmä: 

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

Kun protonissa toinen [[$\mathrm{u}$]]-kvarkeista muuttuu [[$\mathrm{d}$]]-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.