Cruzamiento Simétrico

Si se observa que se produce una interacción de partículas

, entonces, se puede anticipar interacciones relacionadas por el hecho de que cualquiera de las partículas puede ser reemplazada por su antipartícula en el otro lado de la interacción. Esto se conoce comúnmente como "simetría de cruce." La observación de la interacción de arriba implica la existencia de las siguientes interacciones.

La barra superior indica la antipartícula. La simetría de cruce se aplica a todas las partículas conocidas, incluyendo el fotón que es su propia antipartícula. Un ejemplo del principio de cruzamiento es el de la relación entre la dispersión de Compton y la aniquilación electrón-positrón..

Mediante el examen, se puede observar que estas dos interacciones están relacionadas por la simetría de cruce. Se podría decir entonces que la observación de la dispersión de Compton implica la existencia de la aniquilación de par, y predice que va a producir un par de fotones.

Otro ejemplo de cruce simétrico puede haber conducido a Reines y Cowan a su experimento para la detección del neutrino. Si de la reacción del decaimiento del neutrón, se toma el electrón producido al otro lado y se convierte en un positrón, entonces se tiene la reacción que utilizaron.

Principio Totalitario

De lo que se observa con las partículas masivas, parecería que cualquier partícula localizada de masa finita debería ser inestable, ya que la descomposición en varias partículas más pequeñas proporciona muchas más formas de distribuir la energía, y por lo tanto tendría una mayor entropía. Algunos han adoptado para esta situación la denominación de "principio totalitario". Podría decirse como, "todo proceso que no esté prohibido, debe ocurrir". Desde este punto de vista, cualquier proceso de desintegración que se espere pero que no se observe, debe estar impedido por alguna ley de conservación. Este enfoque ha sido fructífero para ayudar a determinar las reglas para la descomposición de partículas.

Por ejemplo, con sólo considerar la conservación de la energía y la carga, se podría esperar que un protón decayera en un pión positivo además de un rayo gamma para llevarse el exceso de energía y conservar el momento:

El hecho de que no se observe ni este ni ningún otro decaimiento del protón, sugiere que el decaimiento del protón está prohibido por un fuerte principio de conservación. Este principio se conoce como la conservación del número bariónico, y ningún decaimiento de partícula observada, lo viola. El protón no decae porque es el barión menos masivo, y no tiene a dónde ir.

Otro decaimiento que se esperaba por motivos de energía y carga fue el decaimiento del neutrón en un protón y un electrón. El decaimiento del neutrón se observa, pero el hecho de que el electrón no tiene una energía definida implica que existe una tercera partícula en la desintegración, el antineutrino.

El hecho de que el primero de estos decaimientos no ocurriera sugirió la existencia de una ley de conservación que lo prohibiera, que se llamó la conservación del número de leptones.

Dado que las intensidades de las interacciones asociadas con la descomposición de partículas en orden descendente son la interacción fuerte, la electromagnética y la débil, se podría suponer que la interacción más fuerte daría lugar a los tiempos de vida mas cortos, y eso es lo que se observa. A partir de experimentos se pueden establecer regímenes de tiempo para los tres tipos de interacciones.

En el espíritu del "principio totalitario", si se observa un decaimiento en el rango de 10^-16 s, se puede suponer que es electromagnética, y que algún principio ha impedido su decaimiento por la interacción fuerte. Un decaimiento de 10^-10 s, sugiere que ambas fuerte y electromagnética están de alguna manera bloqueadas