Decaimiento de neutrón a antiprotón

  1. ¿Sería posible que un neutrón perdiera un positrón y se convirtiera en un antiprotón?

  2. ¿O tendría que ser la descomposición de un antineutrón en antiprotón?

Respuestas (4)

Violaría la ley de conservación de los bariones. Los bariones (partículas de espín medio entero, es decir , s=1/2, 3/2, 5/2,... que interactúan a través de la fuerza fuerte) no se pueden crear a voluntad, sino que deben conservar el número bariónico total : protones y neutrones. Ambos tienen + 1 número bariónico, mientras que sus antipartículas, antiprotón y antineutrón, tienen número bariónico − 1 cada.

Por lo tanto, si el neutrón se desintegrara en un antiprotón y un positrón (más, supongo, un neutrino para conservar el número de leptones ), conservaría la carga total y el número de leptones ( − 1 para el positrón y + 1 para el neutrino), pero violaría la conservación del número bariónico total.

Esta afirmación no es más que el resultado condensado de muchos años de búsqueda de este tipo de eventos, sin encontrar nunca uno. Actualmente no se sabe por qué la naturaleza debería conservar el número bariónico. De hecho, muchas teorías predicen que la conservación del número de bayón no es una ley absoluta, sino simplemente un subproducto de hacer física en el límite de baja energía. De hecho, muchos experimentos buscan (hasta ahora sin ningún éxito) la violación de la conservación del número bariónico, en particular la descomposición libre de los protones. Dado que los protones son los bariones más livianos, su descomposición podría ocurrir (si es que ocurre) en partículas no bariónicas, violando así la conservación del número bariónico.

Tenga en cuenta que el límite inferior experimental en el tiempo entre Δ B = 2 oscilaciones entre neutrones y antineutrones es sorprendentemente corta, aproximadamente 10 8 s . Con mucho, el camino más probable para un norte → pags ¯ mi + v seria un norte → norte ¯ transición seguida de un decaimiento débil ordinario. Consulte el grupo de datos de partículas para obtener referencias.
@rob Buen punto
La decadencia norte → pags ¯ + mi + + v ¯ es probablemente el preferido, ya que en el modelo estándar, B y L no se conservan por separado en los procesos sphaleron. Sin embargo, B − L todavía se conserva absolutamente en el modelo estándar.

Un neutrón contiene (en promedio) 1 quark up y 2 quarks down. El decaimiento a un protón ocurre cuando un quark down emite un W − partícula y cambia a un quark up. Esto da un protón con dos quarks up y 1 quark down. La W − partícula se desintegra a un electrón y anti-neutrino.

Sin embargo, un antiprotón contiene 2 antiquarks up y 1 antiquark down, que es completamente diferente a 1 quark up y 2 quarks down en un neutrón. Incluso si fuera posible que los antiquarks se convirtieran en quarks (no lo es), la descomposición requeriría que los tres quarks cambiaran al mismo tiempo.

Así que no, la descomposición que describes no puede ocurrir.

Esto no es realmente una explicación. Los quarks pueden convertirse unos en otros, como por ejemplo en la desintegración beta estándar del neutrón, donde un quark down se descompone en un quark up (más cosas). Por lo tanto, uno podría preguntarse ingenuamente: ¿por qué un quark no puede decaer en un antiquark, más cosas? La razón es: conservación del número bariónico. Solo las interacciones que violen la conservación del número bariónico pueden hacer eso, y no existe ninguna dentro del modelo estándar (excepto por una excepción no observable mencionada anteriormente).

No soy un físico de partículas, pero entiendo que el número de bariones no se conserva estrictamente en el modelo estándar. Véase, por ejemplo, http://en.wikipedia.org/wiki/Baryon_number#Conservation . Y también hay teorías más allá del modelo estándar en las que el número bariónico no se conserva; por ejemplo, muchas personas parecen pensar que la desintegración de protones es algo razonable de esperar y buscar. BL (número de bariones menos número de leptones) es, AFAIK, considerado más fundamentalmente probable que se conserve. Entonces, aunque el proceso de descomposición norte → pags ¯ + mi + viola la conservación de B, quizás una razón más fundamental para no esperar que suceda es que pasaría de B − L = 1 en el estado inicial de B − L = − 2 en el estado final.

La anomalía quiral en el modelo estándar de hecho conduce a la violación de la conservación del número bariónico, pero la tasa esperada es tan pequeña que se considera inobservable, G. 't Hooft, "Symmetry Breaking Through Bell-Jackiw anomalies", Phys. Rev. Lett. 37, 8 (1976). La desintegración de protones fuera del modelo estándar, en cambio, conduce a efectos potencialmente observables, de ahí los numerosos experimentos que ya se han llevado a cabo o que aún se están llevando a cabo (aunque sin éxito, hasta ahora).

Según Wikipedia, el antineutrón es un anti-up y dos anti-downs; de hecho, decae exactamente como la pregunta sugiere que algo debería, a un positrón y un antiprotón (y un neutrino)

La única fuente definitiva para esto que puedo encontrar ( http://www.in2p3.fr/physique_pour_tous/questions/reponses/antimatiere.htm ) está en francés; esencialmente, establece en la parte pertinente que si A decae a X, Y y anti-Z (para cualquier A dado), entonces un anti-A decae con la misma vida media a anti-X, anti-Y y anti -anti-Z (que es decir Z). Sin embargo, es más difícil de observar porque la antimateria tiende a chocar con la materia y aniquilarse antes de descomponerse, especialmente cuando la desintegración tiene una vida media tan larga como la de un neutrón.

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