¿Cómo es posible mediar interacciones débiles con partículas muy pesadas como el bosón?

Cuando se considera una interacción de desintegración débil como los leptones, la fuerza débil está mediada por partículas enormes como los bosones (W+ o W-). Cómo es posible tener una partícula tan pesada dentro de una estructura de descomposición menos masiva. También qué sucederá con esa enorme masa después de que se complete la descomposición. ¿Simplemente desaparece?

Respuestas (2)

Cuando, por ejemplo, un neutrón decae, no hay un bosón W "real" en el interior, en el sentido de que podría detectarse en cada punto.

En cambio, la desintegración del neutrón involucra un bosón W "virtual", un bosón W que solo existe por un tiempo muy corto. La mecánica cuántica permite que la ley de conservación de la energía sea violada por Δ mi por muy poco tiempo Δ t mientras Δ mi ⋅ Δ t ≤ ℏ / 2 más o menos. Significa que durante un tiempo muy corto, el neutrón puede convertirse en un protón y un bosón W negativo, aunque parece que se viola la ley de conservación de la energía. Sin embargo, el bosón W está obligado a transformarse muy rápidamente en electrón ligero y antineutrino y restaurar el valor original de la energía.

Lo que realmente está sucediendo requiere que uno use los axiomas y el formalismo de la teoría cuántica de campos. Luego, el bosón W virtual se representa mediante un "propagador", una línea interna en un diagrama de Feynman.

Para agregar a la otra respuesta: tu intuición es correcta en cierto modo. El hecho de que el W y Z los bosones son tan pesados ​​que es la razón de la debilidad de la interacción. Por ejemplo, π + mesones pueden decaer en la interacción débil, el proceso se describe mediante el siguiente diagrama de Feynman:

Decaimiento de piones

De acuerdo con las reglas de Feynman, la amplitud de probabilidad de que ocurra tal decaimiento es proporcional a

METRO ∼ 2 i gramo 2 k m k m − METRO W 2 ,
dónde gramo es la constante de acoplamiento débil y k m el 4 - cantidad de movimiento del pion.

Ves que siempre hay una probabilidad de que eso suceda - porque el W es sólo "virtual" y la relación de incertidumbre. Pero esa probabilidad es suprimida por la alta W masa.

Mi comentario se aplica a ambas respuestas. Otra forma de llegar a las mismas conclusiones sin invocar la incertidumbre tiempo-energía y la no conservación de la energía es decir que el bosón pesado, al ser virtual, está fuera de la capa de masa.
Lewis, la suya es seguramente la descripción más precisa de lo que está pasando. También es el menos comprensible para las personas sin experiencia en QFT.
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