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schwache Wechselwirkung,

 

eine der vier fundamentalen Arten der Wechselwirkung von Materie, der alle Elementarteilchen mit Ausnahme des Photons unterliegen; sie weist eine sehr kurze Reichweite ( 10^-17 m) und eine kleine Kopplungskonstante auf und ist für den Zerfall relativ langlebiger Elementarteilchen (typische Lebensdauern 10^-10 s oder länger) verantwortlich. Wichtigstes Beispiel für den Zerfall durch schwache Wechselwirkung ist der Betazerfall von Atomkernen.

 

An den meisten Prozessen mit schwacher Wechselwirkung sind Leptonen beteiligt, wobei das Auftreten von neutralen Leptonen, den Neutrinos, die ausschließlich der schwachen Wechselwirkung unterliegen, charakteristisch ist. Man unterscheidet danach rein leptonische Prozesse (z. B. der Zerfall eines Myons in ein Elektron, ein Elektron-Antineutrino und ein Myonneutrino: μ^- → e^- + n̄_e + ν_μ), semileptonische Prozesse unter Beteiligung von Hadronen (z. B. der Betazerfall des freien Neutrons in ein Proton, ein Elektron und ein Elektron-Antineutrino: n → p + e^- + n̄_e) sowie nichtleptonische, d. h. rein hadronische Prozesse (z. B. der Zerfall eines K⁺-Mesons in zwei Pionen: K⁺ → π⁺ + π⁰). Die schwache Wechselwirkung findet über »geladene Ströme« statt, wenn damit eine Änderung der elektrischen Ladung innerhalb der Teilchen einer Leptonenfamilie verbunden ist (z. B. n̄_μ + p → μ⁺ + n oder beim Betazerfall), über neutrale Ströme, wenn dies nicht der Fall ist (z. B. bei der Streuung von Myonneutrinos an Nukleonen ν_μ + p → ν_μ + p oder beim Zerfall des K⁰-Mesons in zwei Myonen: K⁰ → μ⁺ + μ^-).

 

Die schwache Wechselwirkung zwischen Elementarteilchen wird durch den Austausch von schwachen intermediären Bosonen (Eichbosonen) vermittelt. Die elektrisch geladenen W⁺- und W^--Bosonen (Masse etwa 80 GeV/c²) sind dabei die Träger der geladenen Ströme, die elektrisch neutralen Z⁰-Bosonen (Masse etwa 91 GeV/c²) Träger der neutralen Ströme. Wichtiges Merkmal der schwachen Wechselwirkung ist die Verletzung der meisten inneren Symmetrien und der damit verbundenen Erhaltungssätze für die inneren Quantenzahlen der Elementarteilchen (Symmetriebrechung). Hierzu zählen neben Isospin, Strangeness (beziehungsweise Hyperladung), Charm v. a. die Parität, die C-Invarianz und die CP-Invarianz. Zusammen mit der elektromagnetischen Wechselwirkung läßt sich die schwache Wechselwirkung in einer vereinheitlichten Theorie der elektroschwachen Wechselwirkung beschreiben (Glashow-Salam-Weinberg-Theorie).