En el nivel fundamental, $\beta^-$ - es la decadencia: $$d \to u + e^- + \overline {\nu_e}$$ y esta descomposición se produce de forma espontánea.
A partir de la espontaneidad y la equivalencia masa-energía, ¿puedo decir que el quark down es más pesado (masa en reposo, masa actual del quark) que el quark up? ¿O hay otros factores implicados?
Así pues, el la masa del quark down es mayor que la masa del quark up aunque no se puede tomar la desintegración beta como prueba de ello.
El protón y el neutrón son bestias terriblemente complicadas. Su masa, de alrededor de un Gev, es un factor cien veces mayor que la masa de los tres quarks de valencia que llevan dentro. El 99% de la masa adicional procede de las energías de interacción de los distintos componentes presentes en el interior de la partícula, como los gluones y los quarks virtuales.
Esto significa que no se puede tratar simplemente el quark down de forma aislada de todo lo demás. Por ejemplo, la diferencia de masa entre el neutrón y el protón, $\approx 1.3$ MeV, es aproximadamente la mitad de la diferencia de masa entre los quarks down y up $\approx 2.5$ MeV por lo que los cambios en las energías de interacción también están involucrados en la desintegración beta.
Así que todo lo que se puede decir es que las masas totales y las energías de interacción en el neutrón son mayores (por $1.3$ MeV) que el protón, y esta diferencia de 1,3Mev entra en las masas en reposo y las energías cinéticas del electrón y el antineutrino producidos por la desintegración beta.
La energía adicional es una de las razones por las que se produce la desintegración beta. Sin embargo, no es la única razón por la que decae. La razón por la que el quark down del neutrón decae tiene que ver con qué barión es el más estable. Resulta que el protón es el barión más estable. Así que todos los demás bariones deben decaer en el protón. La masa extra del quark down es parte de la razón. Sin embargo, la forma en que el quark down interactúa con los gluones y el par de quarks y antiquarks virtuales también tiene algo que ver con esto.
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