¿Cómo pueden las interacciones débiles no conservar la extrañeza si el SM siempre conserva energía?

He leido estas preguntas:

Transformación de interacción débil y extrañeza

¿Deterioro débil si o si cambia la extrañeza?

Comprender el tipo de interacción de fuerzas en la descomposición de partículas

¿La descomposición del quark extraño a través de interacciones débiles?

Según tengo entendido, actualmente todos los datos experimentales respaldan el SM como la teoría aceptada. Tanto las interacciones débiles como la extrañeza y los quarks extraños son parte del modelo SM.

Según tengo entendido, la energía siempre se conserva en el SM, y todas las demás fuerzas, EM, gravedad y fuerza, conservan tanto la energía como la extrañeza.

Si el SM está respaldado por todos los datos experimentales y siempre conserva la energía, ¿cómo es posible que algunas interacciones débiles no conserven la extrañeza?

¿A dónde va la energía? ¿Cómo se puede conservar la energía sin extrañeza?

En nuestra comprensión moderna, la extrañeza se conserva durante las interacciones fuertes y electromagnéticas, pero no durante las interacciones débiles. En consecuencia, las partículas más ligeras que contienen un quark extraño no pueden decaer por la interacción fuerte y, en cambio, deben decaer por la interacción débil mucho más lenta. En la mayoría de los casos, estos decaimientos cambian el valor de la extrañeza en una unidad. Sin embargo, esto no se cumple necesariamente en reacciones débiles de segundo orden, donde hay mezclas de mesones K0 y K0. Con todo, la cantidad de extrañeza puede cambiar en una reacción de interacción débil en +1, 0 o -1 (dependiendo de la reacción).

En consecuencia, las partículas más ligeras que contienen un quark extraño no pueden decaer por la interacción fuerte y, en cambio, deben decaer por la interacción débil mucho más lenta.

Se está hablando de este frenado de la conservación de la extrañeza como si fuera sólo para partículas compuestas, que contienen extraños quarks. Pero, ¿qué pasa con el quark extraño en sí? ¿Es estable el quark extraño, o puede decaer el quark extraño como partícula elemental a través de una interacción débil?

Pregunta:

  1. Si la energía se conserva durante todas las interacciones débiles, ¿cómo no se puede conservar la extrañeza? ¿Es la extrañeza igual a la asimetría energética?

  2. ¿No se puede conservar la extrañeza para (interacciones/desintegración de) partículas no compuestas?

La extrañeza no es energía, es solo un número cuántico. Ves partículas en el colisionador, mides sus propiedades, incl. su masa y sus cadenas de descomposición. Espero que un profesional lo explique de forma más detallada. Mi punto de vista profano es que algo es "extraordinario" con la interacción débil, cada vez que las partículas cambian de sabor, sucede debido a la interacción débil o la aniquilación. Como si la interacción débil fuera como un puente entre los demás.
Tu aprecias que los quarks no se pueden observar de forma aislada, sino que se visten con gluones y pares quark-antiquark siempre dentro de hadrones compuestos, ¿no? La energía y el momento se conservan en los vértices de interacción elemental, pero estos a menudo involucran partículas virtuales que violan las restricciones de energía-momento en la capa a las que está acostumbrado.
Esto suena un poco confuso. Seguramente la energía no es exactamente lo mismo que la extrañeza. ¿Qué crees que es la extrañeza?

Respuestas (1)

La extrañeza es un número cuántico como explicó Peterh en su comentario. Cada partícula tiene un número de extrañeza. S = − ( norte s − norte s ¯ ) , dónde norte s y norte s ¯ son el número de quarks y anti-quarks extraños - el signo menos en el frente parece arbitrario, lo importante es que es la diferencia entre las partículas y anti-partículas. Hay números cuánticos equivalentes para otros sabores, como Bottomness.

La matriz de mezcla de quarks CKM muestra cómo la interacción débil mezcla los quarks: surge debido a que los estados propios de masa no son los mismos que los estados propios de sabor. La interacción débil cargada puede cambiar el sabor de un quark, por ejemplo, la desintegración beta - d → W − + tu , Δ S = 0 . De la misma manera, puede tener un quark extraño decayendo en un quark arriba s → W − + tu , Δ S = 1 o digamos un quark top que se descompone en s, t → W + + s , Δ S = − 1 . La probabilidad de estas interacciones es proporcional al cuadrado de los elementos de la matriz CKM - | V i j | 2 .

Cosmas Zachos cubre la respuesta sobre los quarks aislados .

¿Cuál es el número de extrañeza del quark extraño? ¿Un quark extraño elemental tiene un número de extrañeza?
Sí, el quark extraño lleva una extrañeza de -1, mientras que el antiquark lleva una extrañeza de +1. Puedes comprobarlo en la tabla 15.1. aquí, por ejemplo, pdg.lbl.gov/2018/reviews/rpp2018-rev-quark-model.pdf
¿Cómo le dirías a un profano, qué es la extrañeza, es solo que algunos quarks ligeros se descomponen en quarks extraños más pesados ​​dentro de partículas compuestas? Entonces, básicamente, dentro de una partícula compuesta (que está hecha de quarks), un quark normal (arriba o abajo) decaerá espontáneamente en un quark extraño, ¿cambiando así la extrañeza de la partícula compuesta? ¿Por qué es esto extraño? ¿Existe alguna ley física que diga que deberían decaer de manera diferente?
Ya di ejemplos de cómo un quark constituyente puede decaer a través de la interacción débil produciendo un quark extraño y el proceso inverso: un quark extraño que se descompone a través de la interacción débil en otro sabor. La extrañeza es una cantidad que es 0 para cualquier otro tipo de quark (¡vea la tabla de arriba!), -1 para el quark extraño y +1 para el antiquark extraño. Es solo contar la diferencia (número de quarks anti-extraños - número de quarks extraños). El término "extrañeza" se acuñó antes del modelo de quarks para caracterizar vidas inesperadamente largas de ciertas partículas. El término se quedó...
Puede encontrar una historia más precisa en Internet, por ejemplo, en.wikipedia.org/wiki/Strange_quark y las referencias allí.
¿Cómo pueden las interacciones débiles no conservar la extrañeza si el SM siempre conserva energía?
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