¿Hay casos notables de anomalías en la relación masa-tasa de descomposición?

Como regla general, las partículas masivas (tanto compuestas como fundamentales) tienden a decaer rápidamente debido a la fuerza débil, mientras que las partículas menos masivas tienden a ser más estables. Por lo tanto, los taus tienen una vida más corta que los muones, los quarks top tienen una vida más corta que los quarks charm y todos los mesones y bariones, excepto los protones y los neutrones, son muy inestables. Tengo entendido que esta relación se captura en gran medida en las ecuaciones electrodébiles del modelo estándar.

¿Existen casos notables en los que la tasa de descomposición y la masa de la partícula parecen desviarse experimentalmente de la relación esperada?

una extensión interesante a su pregunta: ¿no deberíamos esperar que haya islas de estabilidad para los espectros de hadrones? me refiero a la analogía con los núcleos pesados

Respuestas (1)

Estimado Andrew, primero edité su "anomalía", que debería ser "anomalía". No pude verlo.

En segundo lugar, todas las desintegraciones que menciona usan la fuerza débil y el diagrama elemental de Feynman es siempre el mismo: es un vértice cúbico con un bosón W, un fermión en descomposición y un producto de descomposición fermiónico. Entonces la amplitud es esencialmente gramo S tu ( 2 ) tu ¯ F i norte a yo γ m tu i norte i t i a yo ϵ W m .

Sin embargo, lo que depende en gran medida de la masa de los fermiones son los factores cinemáticos: el espacio de fase invariante de Lorentz, si lo desea. La amplitud "universal" anterior tiene que integrarse sobre todos los momentos permitidos de las partículas finales, con el d 3 pag / 2 mi medida. Además, hay 1 / 2 mi para cada partícula inicial.

La "falla del análisis dimensional" más impresionante entre estas desintegraciones débiles es la tasa de desintegración del neutrón ordinario: ¡su vida media es de diez minutos! Esa es una escala de tiempo extremadamente larga, especialmente si la compara con la vida media del top quark, etc., que mencionó. ¡Ambas desintegraciones son impulsadas por el mismo proceso elemental cuya amplitud invariante de Lorentz es esencialmente idéntica! El neutrón es así de estable porque es un poco más pesado que el protón, el principal producto de desintegración, y el espacio de fase para los momentos de electrones y antineutrinos permitidos en el estado final es extremadamente pequeño. (Probablemente hay otras vidas medias igualmente largas de núcleos inestables que se desintegran a través de la desintegración beta, que son solo contrapartes más pesadas del neutrón en descomposición. La desintegración del neutrón también es un caso simple de desintegración beta).

No existe ningún desacuerdo observado entre cualquier decaimiento débil (de una partícula conocida) y la predicción del Modelo Estándar. Eso es un atisbo de un hecho mucho más general: el modelo estándar simplemente funciona universalmente. Si soy el primero que te dice que sí, es una pena.

Gracias por tu análisis. Por supuesto, si bien afirma que "el modelo estándar simplemente funciona universalmente", esto no se confirma definitivamente en todos los casos experimentalmente (por ejemplo, se observaron violaciones de CP en exceso de las predicciones del modelo estándar que pueden no ser aleatorias), ni usted, un defensor vocal de SUSY, cree que el Modelo Estándar "simplemente funciona universalmente" tal como está formulado actualmente. Estoy de acuerdo en que es extremadamente preciso, pero tengo curiosidad por saber si puede haber una desviación experimental significativa e inexplicable que podría estar más allá del Modelo Estándar en las tasas de descomposición (a diferencia del neutrón que explica el SM).
No, Andrés, te equivocas. Cuando digo que el modelo estándar funciona, significa que todas las partículas observadas lo obedecen y, en particular, todas las partículas cuya vida útil se midió están de acuerdo con las predicciones teóricas de la vida útil, dentro de la teoría + error experimental. Eso es cierto para las fallas del modelo estándar que finalmente ocurren debido a SUSY y otra física nueva; ninguna de ellas ha sido medida hasta el 17 de marzo de 2011. Nuevamente, no, no hay tasas de descomposición inexplicables. ¿No lo he escrito claramente? Asegúrese de que tales anomalías sean sorprendentes y conocidas por todos.
Lubos... Francamente, su comprensión está mucho más allá de la mía, por lo que me pregunto si ha visto esta historia y si cambia su punto de vista sobre el tema. projectworldawareness.com/2010/10/… Estoy en el proceso de investigarlo más a fondo para determinar si es una tontería, parcialmente cierto, comúnmente conocido, o algo por lo que deberíamos estar preocupados/emocionados. Agradecería la opinión de un experto.
@DCJerboa: no confíe en mi palabra, pero a primera vista, la página a la que se vinculó (al menos el material en la parte superior sobre los neutrinos solares y la tasa de desintegración nuclear) parece completamente falsa.