¿Es posible formar un par electrón-positrón a partir de una colisión protón-antiprotón mediante la siguiente interacción? $$p+\bar{p}\rightarrow[X]\rightarrow e^-+e^+$$ Donde [X] es un intermedio inestable particular y decaerá en un par electrón-positrón con pocos microsegundos.
Respuestas
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Sí, es perfectamente posible, pero extremadamente improbable.
Puede ocurrir a través de resonancias directas, como en $p \overline p \to J/\psi \to e^+e^-$ o mediante partículas virtuales, como en $p \overline p \to \gamma^* \to e^+e^-$ .
(Las escalas de tiempo para el estado intermedio son mucho más cortas que los microsegundos).
No ocurre muy a menudo porque el protón y el antiprotón pueden aniquilarse mediante la interacción fuerte, por lo que reacciones como la segunda son escasas en comparación con la aniquilación a piones. También porque a altas energías el protón debe considerarse como 3 quarks, y una reacción como la primera implica a los seis cooperando, por lo que es escasa comparada con los procesos en los que sólo se aniquila un par de quarks y los otros 4 son meros "espectadores".
Fernando Briano
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Está describiendo una resonancia en la dispersión de protones en antiprotones. Se trata de la medición de la sección transversal total como se encuentra en el grupo de datos de partículas
No se ven resonancias, por lo que la respuesta es que no, no existe tal resonancia en la región de energía explorada hasta ahora, para entrar en la probabilidad de que tenga una $e^+ e^-$ decadencia.
En cambio electrón positrón La dispersión tiene un gran número de resonancias.
que tendrá un canal de desintegración en pares electrón positrón.
Esta diferencia no es sorprendente, porque los protones y los antiprotones son partículas compuestas y sus productos de dispersión tienen que seguir la conservación de los números cuánticos de sus componentes, lo que ocurre al emparejar quarks con antiquarks, al menos tres pares. Un par podría ser una resonancia del $e^+e^-$ plot , decayendo a electrón positrón, pero habrá otros productos de la dispersión.
Como ejemplo tomemos el bosón Z que tiene un decaimiento en tres pares de quarks, en principio, dichos pares podrían formarse en el complicado espacio de fase del protón y el antiprotón, pero tendrían que estar dentro de la masa del Z , para tener una probabilidad de decaer sólo en un $e^+ e^-$ par. La sección transversal medida refleja lo improbable que es esto.
Louis Gerbarg
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Me gustaría añadir a las ya excelentes respuestas de Anna_v y RogerJBarlow, que normalmente no se consigue un $e^+e^-$ estado final, en cambio entre un montón de partículas hadrónicas (típicamente mesones) se podría encontrar también un $e^+e^-$ par. Esto se debe a que de cada protón/antiprotón entrante un quark/antiquark podría crear (sobre todo a través de un estado intermedio) el $e^+e^-$ mientras que los otros 2x2 quarks/antiquarks son partículas espectadoras que al final se hadronizarán, es decir, crearán chorros de partículas que contienen los quarks espectadores y, si se dispone de suficiente energía, contienen otros quarks generados por la hadronización.
Así que al final se puede observar un $e^+e^-$ par entre un enjambre de muchos hadrones, entonces depende del experimentador detectar el $e^+e^-$ par de forma inequívoca entre los hadrones salientes.
