弱相互作用是自然界四种基本相互作用之一。在粒子物理学中，标准模型将它与电磁学中的相互作用及强相互作用一并描述；引力则不包含在这一框架内。弱相互作用导致贝塔衰变，参与中微子的产生和探测，并使某些基本粒子能够转变为其他种类的粒子。传递弱相互作用的媒介粒子是带电的 W⁺、W⁻ 玻色子和电中性的 Z 玻色子。与人们熟悉的宏观力不同，弱相互作用往往通过粒子的转变表现出来，而不是表现为吸引或排斥。(home.web.cern.ch)
媒介粒子、作用范围与强度
弱相互作用作用于夸克和轻子，包括电中性的中微子。传递弱相互作用的W 和 Z 玻色子自旋为 1，质量分别约为 80 和 91 GeV/c²。这些较大的质量使低能条件下的交换过程受到抑制，并使弱相互作用的特征作用范围约为 10⁻¹⁸ 米，远小于质子的直径。这一范围表示的是相互作用受到抑制的特征尺度，而不是一道明确的边界，并非所有弱相互作用效应在超过这一距离后都会消失。(pdg.lbl.gov)
因此，“弱”这一名称的含义取决于具体的物理条件。在核衰变的典型能量尺度下，弱反应通常比电磁反应或强反应难以发生得多。其基本耦合强度并非极其微小：媒介粒子的巨大质量才是低能抑制的关键。相比之下，电磁相互作用的媒介粒子——光子——没有质量。在足够高的能量下，简单地说弱相互作用远弱于电磁相互作用，就不再是充分的描述。(home.web.cern.ch)
带电流与中性流
弱相互作用过程主要分为两类。带电流相互作用由 W⁺ 或 W⁻ 传递，在粒子之间转移电荷。它可以使上型夸克转变为下型夸克，也可以使带电轻子与其对应的中微子相互转变。这些转变遵守总电荷守恒。中性流相互作用由 Z 玻色子传递，不转移电荷；例如，中微子与电子发生散射后，两者仍保持原来的粒子种类。(energy.gov)
在标准模型中，由 W 玻色子传递的带电流耦合于左手征费米子场，相应的右手征反粒子也参与其中。手征性是相对论性量子场的一种性质，不应不加区分地将其等同于有质量粒子的自旋相对于运动方向的取向。由 Z 玻色子传递的中性流可以同时耦合于左手征和右手征带电费米子，但耦合强度不同。因此，说弱相互作用“只作用于左手粒子”并不完整。(pdg.lbl.gov)
贝塔衰变与粒子转变
一个典型例子是自由中子衰变为一个质子、一个电子和一个电子反中微子：
在夸克层面，中子中的一个下夸克转变为上夸克。因此，中子的夸克组成从 udd 变为 uud，即质子的夸克组成。电子和反中微子是在反应中产生的，并不是预先储存在中子内部的组成部分。(energy.gov)
在原子核内，贝塔负衰变使质子数增加一个，而贝塔正衰变使质子数减少一个，同时放出一个正电子和一个电子中微子。这些变化可以使一种化学元素转变为另一种。因此，贝塔衰变是放射性的一种重要形式，但其他放射性过程的机制有所不同。某种特定的原子核转变能否发生，取决于可用的能量。(energy.gov)
在低能条件下，作为媒介的 W 玻色子以虚粒子的形式出现，而不是作为一个具有完整静质量、可以独立探测的 W 玻色子被产生出来。这解释了为什么核贝塔衰变释放的能量虽然远低于产生真实 W 玻色子所需的能量，衰变仍然能够发生。(nobelprize.org)
电弱理论与对称性
弱相互作用和电磁相互作用在数学上统一于电弱相互作用，它是一种基于 SU(2)ₗ × U(1)ᵧ 对称群的规范理论。希格斯场通过希格斯机制赋予 W 和 Z 玻色子质量，同时使光子保持无质量。它们在质量上的差异，在很大程度上解释了低能弱相互作用现象与电磁现象之间的区别。(home.web.cern.ch)
弱相互作用的一个显著特征是违反宇称，即空间反射所对应的对称性。1956 年，李政道和杨振宁对弱相互作用过程中宇称是否守恒提出质疑。1957 年，吴健雄及其合作者的实验证实了宇称不守恒。某些弱衰变还违反CP 对称性，这种对称性将空间反射与粒子、反粒子的互换结合起来；这一现象于 1964 年在中性 K 介子的衰变中首次被观测到。(nobelprize.org)
历史与天体物理意义
恩里科·费米于 1933—1934 年提出了早期的贝塔衰变理论，将这种相互作用视为四个物质粒子场之间的局域耦合。这一理论至今仍是有用的低能近似，但完整的高能描述需要电弱理论。1973 年 7 月 19 日，欧洲核子研究中心的 Gargamelle 合作组宣布发现了弱中性流的证据。随后，W 和 Z 玻色子于 1983 年被直接发现。(home.web.cern.ch)
弱相互作用对太阳中的核聚变至关重要，因为氢转化为氦的过程需要一部分质子变为中子。这些反应还会产生中微子，它们很容易从太阳内部逸出。通过弱相互作用探测这些中微子，可以获得太阳核心核反应的信息，而普通的阳光观测无法直接揭示这些信息。(nobelprize.org)