Leí esto en algún lugar:
¿Dónde están los protones y electrones en una estrella de neutrones? Cuando se forma la estrella de neutrones, la mayoría de los protones y electrones se combinan para formar neutrones.
Pero en un cuestionario de verdadero/falso, vi la pregunta
Un neutrón se forma cuando un electrón y un protón se combinan juntos y por lo tanto es neutro.
pero la respuesta era falsa. ¿Por qué no son contradictorios?
Estás preguntando sobre dos fenómenos distintos. La diferencia entre ellos es sutil, y creo que falta algo de contexto de la segunda pregunta que citas, lo que hace las cosas más confusas de lo necesario.
Cuando se forma la estrella de neutrones, la mayoría de los protones y electrones se combinan para formar neutrones
Esto es mayormente correcto. El proceso se conoce como "captura de electrones", y la reacción completa es
$$\rm p + e^- \to n + \nu_e$$
La otra partícula en el estado final (representada por un nu) es un neutrino. El neutrino es una partícula sin carga, de muy baja masa similar a un electrón, de la misma manera que los neutrones y protones son diferentes estados de carga de la misma clase de partícula. Hasta donde sabemos, en física, el número de "leptones" similares a electrones y el número de "bariones" similares a protones no se cambia en ningún proceso físico. Los neutrinos juegan un papel importante en la dinámica de los colapsos estelares donde se forman las estrellas de neutrones, pero algunos autores que escriben explicaciones muy elementales de las estrellas de neutrones omitirán los neutrinos de sus descripciones. Hay ventajas y desventajas en este enfoque; tu confusión aquí es una de las desventajas.
¿Un neutrón se forma por la combinación de un electrón y un protón, por lo tanto es neutro: verdadero o falso? Respuesta: falso
Esta es una pregunta de verdadero o falso fundamentalmente defectuosa, porque hace varias afirmaciones al mismo tiempo, algunas de las cuales son correctas. La pregunta que esperaba encontrar aquí, basada en el título de tu pregunta, era más como
El neutrón es un electrón y un protón que están "pegados juntos" de alguna manera. (Respuesta: falso)
Tenemos otro nombre para un electrón y un protón que están semi-permanentemente "unidos", y la dinámica de ese sistema es muy diferente de la dinámica del neutrón.
Cuando "combina juntos" objetos macroscópicos en la vida cotidiana, las cosas que combinaste todavía están de alguna manera presentes en la combinación. Pero en la física de partículas, la situación es diferente. El proceso de captura de electrones del que estamos hablando aquí cambia fundamentalmente tanto las partes de barión como las de leptón del sistema. En la medida en que un neutrón se comporta como una partícula compuesta, se comporta como si estuviera hecho de quarks.
Entonces, ¿de dónde vienen los neutrinos, para facilitar la captura de electrones? Tenía la impresión de que son partículas virtualmente sin masa que pueden viajar a través de planetas enteros sin interactuar con nada; ¿cómo logras que una cantidad de protones equivalente a toda una estrella los capturen mientras se desintegran en una estrella de neutrones?
No es exactamente un mito que los protones y electrones se combinen para formar neutrones, pero no es muy preciso. Un protón y un electrón pueden reaccionar para producir un neutrón, pero un neutrón no es simplemente una partícula compuesta que consiste en un protón unido a un electrón.
Los protones y neutrones son hadrones, lo que significa que consisten en quarks. Un protón tiene 2 quarks arriba y 1 quark abajo, un neutrón tiene 1 quark arriba y 2 quarks abajo. Los quarks están unidos por gluones (y un montón de quarks virtuales, pero no te preocupes por ellos por ahora). Los hadrones que consisten en 3 quarks (o un número impar más alto) también se conocen como bariones.
Cuando un protón y un electrón reaccionan, un quark arriba en el protón se convierte en un quark abajo, y el electrón se convierte en un neutrino. Este proceso es mediado por un $W^+$ bosón. No puedo encontrar un buen diagrama de este proceso exacto, pero aquí hay un diagrama de Wikipedia de un proceso relacionado: la desintegración de un neutrón en un protón, electrón y antineutrino.
El diagrama para la reacción de protón + electrón es muy similar, solo invierte la dirección del tiempo, y cambia el $W^-$ a un $W^+$, y el antineutrino por un neutrino.
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No está claro qué pregunta estás haciendo. ¿Es el título tu pregunta? ¿O quieres saber la ecuación de reacción adecuada para la formación de neutrones en una estrella de neutrones? ¿O algo más?
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Quiero saber la ecuación de reacción adecuada para la formación de neutrones en una estrella de neutrones
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Bajo condiciones normales, cuando un protón y un electrón se combinan, obtienes un átomo de hidrógeno. Solo bajo condiciones extremas obtienes algo más, como un neutrón. Por lo tanto, es importante especificar las condiciones para la pregunta.