El papel de los bosons de W en la fuerza nuclear débil y decaimiento beta

Question

Soy un principiante estudiante de Física y estoy estudiando la fuerza nuclear débil, y cómo las interacciones de partículas de trabajo. Ahora, de mi libro y el diagrama de Feynman, me enteré de que un neutrón puede cambiar en un protón, cuando se interactúa con un neutrino, esto sucede debido a que W$^-$ bosones son intercambiados entre el$\nu$$n$; por lo tanto, $n$ se convierte en un protón y $\nu$ se convierte en un positrón.

No estoy seguro de si lo que he escrito arriba es correcta. Mi verdadero dudas surgen cuando se habla de la desintegración beta; sé que en la desintegración beta, un neutrón se convierte en un protón, pero, ¿de dónde la W$^-$ bosón? Me refiero a los neutrones no interactúa con otra partícula, así que ¿por qué es el bosón es aún allí?

Answer 1

A primera vista, los bosones W no son necesarios en absoluto en esos escenarios: usted podría modelar la interacción por suponer una conexión directa que existe entre el 4 de partículas (neutrones, protones, electrones, neutrinos), que es lo que se había propuesto inicialmente por Fermi (ver Fermi 4-punto de Interacción).

Por lo tanto, el $n+\nu \rightarrow p + e$ interacción y la desintegración $n\rightarrow p + e + \overline{\nu}$ puede ser esquemáticamente representado por: donde el tiempo fluye de izquierda a derecha.

Los problemas, sin embargo, surgen de esta ansatz: como el centro de masa de la energía (generalmente denotado $\sqrt{s}$) de la interacción de neutrones y neutrinos en el diagrama de la izquierda sube, también lo hace la sección transversal de $\sigma(s)$ calculado en este contexto, sin límite!

Una solución es 'UV completa" de la teoría, es decir, completar la teoría de la especificación de comportamiento en el ultravioleta/a altas energías-por el abandono de la ingenua en contacto con la interacción por completo y reemplazarlo con el intercambio de los bosones W (esto no puede pasar sólo por la izquierda del diagrama, uno ha cambiado el modelo). Así que, de hecho, en este formulario de la teoría, incluso de neutrones caries se explica por el intercambio de un bosón W.

Comentarios finales:

• Por lo suficientemente bajas energías, que en el punto 4 de la interacción de la descripción es precisa y útil;
• En el Modelo Estándar, el bosón W parejas a los quarks , de los cuales los protones y neutrones están hechos de.

Answer 2

Aquí están los neutrones caries diagrama de Feynman :

Gratis un neutrón se descompone mediante la emisión de un formulario W-, que produce un electrón y un antineutrino.

y el diagrama de neutrinos de la dispersión de neutrones :

Esta interacción es la misma que en la parte superior desde un W+ van de derecha a izquierda es equivalente a un W - va de izquierda a derecha.

En la mecánica cuántica marco, si un estado se encuentra en un mayor nivel de energía de un nivel de energía más bajo del estado en que está permitido por el número cuántico de conservación, a continuación, una caries se producen.

El neutrón tiene una masa más alta, ~939MeV que el protón ~938, y la carga y el número leptónico se puede conservar con el decaimiento de la muestra, por lo tanto pasa con un calculable y mensurables de la probabilidad. Estos son los dominantes diagramas para estas reacciones , que dan medibles probabilidades para las reacciones a ir.

En la interacción caso de la energía tiene que ser proporcionada en orden a su vez un neutrón en un protón, (y no esperar a que la naturaleza tiene su camino por la vida decay) y que es suministrada por el entrante de neutrinos. En ambos casos, la W que tiene una masa unas 100GeV no está en su masa shell. Es un intercambio virtual, la realización de los números cuánticos de la W, pero los cuatro vectores intercambiados no tiene la masa de la W.

Answer 3

El bosón es una partícula "propagador de interacción". Es decir, es una palabra vivida y sirve como el "portador" de la fuerza débil que gobierna el decaimiento beta. Casos similares son las fuertes interacciones que qluons juegan este papel o electromagnetismo, donde el electromagetic fuerza identificación mediada por fotones. No tienes que estudiar la teoría cuántica de campos para profundizar en estas materias. En cambio sería muy útil una buena lectura sobre la teoría de Yukawa y partículas virtuales