Decaimientos de Partículas Permitidos y Prohibidos

Las partículas discretas tienden a ser inestables y decaer en dos o más partículas de menor masa, a menos que se les prohíba hacerlo por algún principio o ley de conservación. . Esta tendencia es referida a veces como el principio totalitario. Es instructivo observar algunos decaimientos permitidos y prohibidos, y desarrollar modelos que nos permitan predecir si se producirá un determinado decaimiento.

Una forma de examinar un decaimiento, es listar el contenido de quarks de cada una de las partículas. Para este fin, es conveniente referirse a la tabla de mesones y la tabla de bariones.


Si coincide el contenido de quarks en los dos lados, y el decaimiento conserva la energía, el número bariónico y la carga, entonces tenderán a decaer muy rápidamente, sobre el orden de 10-22 segundos. Téngase en cuenta que los pares quark-antiquark que constituyen el p0 se podrán crear, si hay suficiente energía disponible en el decaimiento.


La interacción débil puede transformar el sabor de los quarks, y este decaimiento puede proceder por la interacción débil.


Como el p0 se compone de pares quark-antiquark, puede decaer electromagnéticamente en fotones. Se requiere de dos fotones para conservar el momento.


El decaimiento del pión en tres fotones podría conservar la energía y el momento. Pero viola la simetría de conjugación de cargas, y se ha encontrado que los decaimientos fuerte y electromagnético son invariantes bajo la conjugación de cargas.


Los decaimientos de interacción débil son más complejos y tienen más posibilidades. Implican transformaciones de quarks que afectan a las partículas W, para cambiar los sabores de los quarks. Además de rastrear el contenido de quarks de las partículas, es útil examinar los diagramas de Feynman del decaimiento W, para ver qué productos de desintegración son habituales. Con estas herramientas, los dos primeros decaimientos de arriba son bastante sencillos. El tercero exige un poco más de gimnasia con los quarks. Se requiere la producción de un par quark-antiquark para proceder como se indica.


Dado que la interacción mostrada no conserva la extrañeza, no seguirá adelante por la interacción fuerte o electromagnética. Podría presumirse que debería ir por la interacción débil, pero los diagramas de Feynman de arriba, muestran los decaimientos del quark extraño, y el decaimiento mostrado no se incluye como una posibilidad. Con el fin de conseguir el quark down extra para formar el neutrón, se necesitaría crear un quark up, así como uno anti-up. Eso se emparejaría normalmente con un par down-antidown para formar un mesón π0, no un fotón.

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Conceptos de Partícula

Referencias
Das & Ferbel
Cap. 11
 
HyperPhysics*****Física CuánticaM Olmo R Nave
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