Si un neutrón decae en protón + electrón, y un protón puede decaer en neutrón + positrón, ¿no significa esto que neutrón = neutrón + electrón + positrón?

Question

Estaba viendo unos vídeos y me encontré con la radiación beta+ (cuando se emite un positrón). Entonces se me ocurrió, cómo puede ser cierto lo siguiente, dado que un positrón y un electrón tienen la misma masa:

neutrón = protón + electrón [ecuación 1, desintegración beta]

protón = neutrón + positrón [ecuación 2, desintegración beta+]

Ya que esto significaría, un neutrón = neutrón + positrón + electrón (sustitución de la ecuación 2 en la ecuación 1), lo que parece imposible?

Answer 1

Un neutrón no tiene la misma masa que un protón más un electrón, y un protón no tiene la misma masa que un neutrón más un positrón.

• Masa del protón = 938,272 MeV
• Masa del neutrón = 939,565 MeV
• Masa del electrón o positrón = 0,511 MeV

https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpc2mev|search_for=atomnuc ¡!

Así que $m_p+m_e = 938.783 \text{ MeV} \ne m_n$ y $m_n + m_e = 940.075 \text{ MeV} \ne m_p$

Ahora bien, tu pregunta no formulada puede basarse en pensar que como un neutrón puede decaer en un protón y un electrón (y un antineutrino) eso debe significar que contiene un protón y un electrón (y un antineutrino). Esto no es así. Cuando una partícula subatómica decae en una partícula diferente, se crean nuevas partículas, no se separan simplemente de la partícula anterior. Las masas pueden no equilibrarse y la diferencia es el KE total de los productos.

Answer 2

Un neutrón tiene más masa que un protón y un electrón, por lo que puede $\beta^-$ decaer, y lo hace.

Un protón no tiene más masa que un neutrón y un positrón (que, como señalas, es la misma que la masa de un electrón). Las leyes de la aritmética siguen siendo válidas. Así que un protón por sí solo no puede $\beta^+$ decadencia.

Pero hay algunos isótopos nucleares en los que el cambio de un protón por un neutrón produce un nuevo núcleo con mayor energía de enlace. Por ejemplo, $^{22}$ El Na tiene una masa de 21,994 MeV y puede decaer a $^{22}$ Ne y un electrón con 0,003 MeV de sobra, ya que los protones y los neutrones del núcleo de Neón se ordenan más estrechamente que en el Sodio original. En casos como éste, en los que el balance energético nuclear total es favorable, puede producirse la emisión de positrones.