Die schwache Kernkraft oder schwache Wechselwirkung ist nicht nur eine anziehende oder abstoßende Kraft, sie wandelt Teilchen auch ineinander um. Die schwache Wechselwirkung ist für Kernzerfälle wie Beta-Zerfall, Beta-Plus-Zerfall und K-Einfang verantwortlich und bewirkt den Zerfall freier Neutronen. Auch Mesonen zerfallen über die schwache Kernkraft, wenn sie nicht aus einem Quark und seinem Antiquark bestehen.
Da die schwache Kernkraft größten Teils mit Teilchenumwandlungen in Verbindung steht, wird in der Fachsprache praktisch immer der Begriff schwache Wechselwirkung verwendet.
Die schwache Wechselwirkung ist die einzige Kraft, die verschiedene Quark-Arten ineinander umwandeln kann. So wandelt sie im Beta-Zerfall ein Down-Quark in ein Up-Quark um und im Kaonen-Zerfall ermöglicht sie den Zerfall eines s-Quarks. Diese Umwandlung kann die starke Wechselwirkung nicht bewirken, da sich eine Eigenschaft der s-Quarks (genannt Seltsamkeit), unter Einfluss der starken Wechselwirkung nicht ändern kann. Auch die Übertragung von Ladungen, wie im Beta-Zerfall, ist nur der schwachen Wechselwirkung möglich.
Die schwache Kernkraft ist die einzige Kraft, die nicht Spiegelsymmetrisch wirkt. Bestimmte Prozesse der schwachen Kraft laufen nur mit Teilchen in bestimmter Spinausrichtung ab. Der gespiegelte Prozess mit entgegengesetzter Spinausrichtung kommt dagegen nicht vor. Diese besondere Eigenschaft der schwachen Wechselwirkung wird als Paritätsverletzung bezeichnet. Dazu kommt, dass die schwache Wechselwirkung zwischen Teilchen und Antiteilchen unterscheidet. Die Bevorzugung einer Spinrichtung für Teilchen gilt gerade umgekehrt für Antiteilchen.
Die schwache Wechselwirkung ist viel schwächer als die starke Kernkraft und die elektrische Kraft und wird deshalb hauptsächlich bei den oben genannten Vorgängen wichtig, in denen die anderen Kräfte nicht wirken können.
Die schwache Wechselwirkung kann Leptonen in andere Leptonen und Quarks in andere Quarks umwandeln. Sie kann außerdem Quark-Antiquark- und Lepton-Antilepton-Paare erzeugen und vernichten. Zwei solcher Vorgänge laufen immer gemeinsam ab. Beim Beta-Zerfall wird ein Quark umgewandelt und ein Lepton-Antilepton-Paar erzeugt, beim K-Einfang wird ein Lepton (das Elektron) in ein anderes Lepton (Neutrino) umgewandelt und zugleich ein Quark umgewandelt, beim Kaonen-Zerfall schließlich wird ein Quark-Antiquark-Paar vernichtet und zum Beispiel ein Myonen-Antimyonen-Paar erzeugt.
Die schwache Kernkraft wird durch W- und Z-Bosonen übertragen. Diese Bosonen verbinden die oben genannten Umwandlungspaare und übertragen so die nötige Ladung und Energie.
Es gibt auch denkbare Prozesse, die die schwache Kraft nicht verursachen kann. Einer davon ist der Protonenzerfall. Das Proton hat zwar genug Energie um beispielsweise in ein Positron und weitere neutrale Teilchen zu zerfallen, dazu wäre aber eine Kraft notwendig, die Quarks in Leptonen umwandeln kann. Hierzu ist die schwache Kraft nicht in der Lage, aber vielleicht gibt es eine noch schwächere Wechselwirkung, die das kann.
Warum zerstrahlen Mesonen, die ja aus Quark und Antiquark bestehen, nicht sofort?
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Letzte Änderung: 12.02.2008