¿Cómo se "recicla" un electrón en un neutrón?

Un protón está formado, dicen, por 2 quarks up y 1 down, sumergidos en un mar de partículas virtuales:ingrese la descripción de la imagen aquí

cuando se captura un electrón

este proceso cambia así un protón nuclear a un neutrón y simultáneamente provoca la emisión de un neutrino electrónico.

p  +  e−  →  n  +  ν
e

...y un neutrón está formado por 2 quarks down y 1 quarks upingrese la descripción de la imagen aquí

¿Puede aclarar algunos aspectos de este "proceso" que no pude encontrar en ningún lado?

  • 1) ¿Qué le sucede al electrón? sabemos que es una partícula elemental, es decir que no tiene estructura interna y solo se puede transformar en fotón cuando se une a un positrón, ¿se convierte primero en energía? pero no hay ningún positrón a la mano en el protón. ¿Cuáles son los pasos que llevan de 2u+1d+1e a 2d+1d+v?

  • 2) ¿hay alguna diferencia cualitativa entre la carga de un quark down y la de un electrón? ¿Puede la carga eléctrica emerger de dos tipos diferentes de partículas o un quark d es solo un electrón con masa en reposo = energía = 1.2356 * 10 ^ 20 Hz / 3?

Respuestas (2)

El proceso se llama captura de electrones y el diagrama de Feynmann es:

captura de electrones

El quark up emite una W virtual + bosón y cambia a un quark abajo. El electrón interactúa con el W + y se convierte en un neutrino electrónico.

Esta es una interacción de fuerza débil, y la fuerza débil puede cambiar el sabor de las partículas, es decir, puede cambiar los quarks a un quark de un tipo diferente y también intercambiarse entre leptones y neutrinos.

Las partículas pueden transformarse en otras partículas porque todas las partículas están excitadas en un campo cuántico . Por ejemplo, hay un campo cuántico de electrones que impregna todo el espacio-tiempo. Si añadimos un cuanto de energía a este campo aparece como un electrón. Del mismo modo podemos quitar un cuanto de energía del campo de electrones y esto hace que desaparezca un electrón.

Un electrón puede transformarse en un neutrino electrónico porque la energía puede transferirse del campo de electrones al campo de neutrinos haciendo que desaparezca un electrón y aparezca un neutrino. Lo mismo ocurre con el cambio de quarks de arriba a abajo.

Podemos describir la emisión de W+ también en términos de excitaciones de campo, como el electrón. El quark up es una excitación en el campo del quark up. Esta excitación desaparece y cede su energía al campo de quarks down, donde se crea un quark down. Y también el campo W+ está excitado, para conservar la carga.
¿Los quarks dentro de un nucleón sienten la ley de Coulomb? Además, ¿no es la misma ley algo desequilibrada entre protones contiguos?: un quark up repele a otro y atrae un down, ¿no es así? Los campos eléctricos exteriores esféricos no son uniformes en todas las direcciones, ¿verdad?
@ user104: Los quarks en un nucleón sienten las tres fuerzas (más la gravedad, supongo). La fuerza desequilibrada a la que te refieres es la fuerza fuerte.

Puede pensar en todos los procesos que involucran partículas elementales en lugar de procesos en los que se conservan cantidades llamadas cargas. De modo que, en una reacción débil de captura de electrones, inicialmente hay una carga bariónica 1 , carga eléctrica 0 y carga de leptones 1 . Dado que la interacción débil hasta las pequeñas correcciones conserva estos números, entonces el estado final también debe caracterizarse por estos valores. Uno de los posibles estados finales es neutrón y neutrino electrónico. Microscópicamente se explica por las interacciones débiles de tu y d quarks a través W bosón a través de la reacción

tu + mi → v mi + d

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