¿Por qué está prohibido π0→γ→e−e+π0→γ→e−e+\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+ pero π+→W+→e+νeπ+→W+→e+νe \pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e permitido?

Question

¿Por qué está prohibido π0→γ→e−e+π0→γ→e−e+\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+ pero π+→W+→e+νeπ+→W+→e+νe \pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e permitido?

Espaguetificación cuántica

Estoy un poco confundido por qué la decadencia $\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+$ está prohibido. Una conjetura ingenua diría que el fotón intermedio $\gamma$ tiene un spin 1, el pion inicial tiene un spin $0$ por lo tanto, esto viola la conservación del espín. Sin embargo, por el mismo razonamiento $\pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e$ Estaría prohibido, pero no lo está. Por lo tanto, no puedo ver por qué no podemos tener $\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+$ todavía tengo $\pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e$ . Por favor, ¿alguien puede explicar? (ps todas las partículas intermedias deben tomarse como virtuales).

dukwon

Hay un problema real con su notación. 1-cuerpo se descompone como

π^{0} \to γ

$\pi^0 \to \gamma$ y

π^{0} \to W^{+}

$\pi^0 \to W^+$ están cinemáticamente prohibidos, ya que no pueden conservar tanto la energía como el momento. El fotón no tiene masa, por lo que no puede tener

γ \to e^{+} e^{-}

$\gamma \to e^+ e^-$ cualquiera.

Espaguetificación cuántica

@dukwon Lo siento, estaba tomando todas las partículas intermedias como virtuales.

dukwon

Entonces, su pregunta es sobre los diagramas de Feynman que contribuyen a las amplitudes de decaimiento, no los decaimientos en sí mismos. Es importante evitar la trampa de pensar demasiado literalmente en los diagramas de Feynman. Esto parece un duplicado de physics.stackexchange.com/q/233076

Respuestas (2)

¿Por qué está prohibido π0→γ→e−e+π0→γ→e−e+\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+ pero π+→W+→e+νeπ+→W+→e+νe \pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e permitido?

Hay un problema real con su notación. 1-cuerpo se descompone como $\pi^0 \to \gamma$ y $\pi^0 \to W^+$ están cinemáticamente prohibidos, ya que no pueden conservar tanto la energía como el momento. El fotón no tiene masa, por lo que no puede tener $\gamma \to e^+ e^-$ cualquiera.
@dukwon Lo siento, estaba tomando todas las partículas intermedias como virtuales.
Entonces, su pregunta es sobre los diagramas de Feynman que contribuyen a las amplitudes de decaimiento, no los decaimientos en sí mismos. Es importante evitar la trampa de pensar demasiado literalmente en los diagramas de Feynman. Esto parece un duplicado de physics.stackexchange.com/q/233076

Nombre AAAA · Answer 1

Los mismos QCD y QED conservan la paridad. La conclusión de este enunciado es que todos los vértices efectivos correspondientes deben conservar la paridad. El único acoplamiento de $\pi^{0}$ a $\gamma$ conservar la paridad es

L_{π^{0}} ≃ \frac{π^{0}}{Λ} ϵ^{m v α β} F_{m v} F_{α β},

$L_{\pi^{0}} \simeq \frac{\pi^{0}}{\Lambda}\epsilon^{\mu\nu\alpha\beta}F_{\mu\nu}F_{\alpha\beta},$ que no permite su proceso de descomposición

π^{0} \to γ^{*} \to e^{-} e^{+}

$\pi^{0} \to \gamma^{*} \to e^{-}e^{+}$ . Para entender esto, tenga en cuenta que los campos de piones son pseudoescalares, mientras que el campo de fotones es el campo vectorial, mientras que el tensor de Levi-Civita

ϵ^{μ ν α β}

$\epsilon^{\mu\nu\alpha\beta}$ es el pseudotensor.

Sin embargo, es posible construir el vértice efectivo permitiendo el decaimiento $\pi^{0}\to e^{+}e^{-}$ a través de $Z$ -bosón, es decir, a través de interacciones débiles. La razón es que violan directamente la paridad. Por lo tanto, es posible construir un vértice fenomenológico de interacción efectiva de baja dimensión que viole la paridad

L_{π^{0}}^{'} ≃ Λ^{'} \partial^{m} π^{0} Z_{m},

$L_{\pi^{0}}' \simeq \Lambda'\partial^{\mu}\pi^{0}Z_{\mu},$ permitiendo el proceso de descomposición

π^{0} \to Z^{*} \to e^{+} e^{-}

$\pi^{0} \to Z^{*} \to e^{+}e^{-}$ .

Por la misma razón, es fácil construir la paridad violando el vértice

L_{π^{+}} = \tilde{Λ} \partial^{m} π^{+} W_{m}^{-} + hc,

$L_{\pi^{+}} = \tilde{\Lambda}\partial^{\mu}\pi^{+}W^{-}_{\mu} + \text{ h.c.},$ permitiendo su proceso de descomposición

π^{+} \to W^{+ *} \to l^{+} ν_{l}

$\pi^{+}\to W^{+*} \to l^{+}\nu_{l}$ .

Hola, gracias por tu respuesta, en mis notas de clase de la universidad hay un ejemplo de una descomposición del $J/\psi$ partícula: $J/\psi\to \gamma^* \to q\bar q$ según lo que ha dicho aquí, esta descomposición también está prohibida, ¿correcto?
@Quantumspaghettification: el giro de $J/\psi$ mesón es uno, permitiendo que el vértice efectivo $\epsilon^{\mu\nu\alpha\beta}F_{\mu\nu}^{J/\psi}F_{\alpha\beta}^{\gamma}$ .
Ok, entonces es un poco más complicado que decir que necesitamos que se conserve el 'momento angular' en cada vértice, o que se conserve la 'paridad'; de hecho, ¿necesitamos la combinación correcta para tener un vértice efectivo permitido? ¿Hay alguna combinación general de giro y paridad que siempre le dé un vértice efectivo permitido?
@Quantumspaghettification: sí, combinando la invariancia de Lorentz y la invariancia de paridad no es difícil construir todos los vértices efectivos posibles.

feng lin · Answer 2

su pregunta podría generalizarse: el pión se descompone en un número impar de fotones está prohibido. Esa es una conclusión del teorema de Furry: el número par de fotones está prohibido para los números impares de fotones. Aquí la única suposición es que la interacción fuerte y la simetría de conjugación de carga del proceso EM.

En cuanto al segundo proceso, debido a que la conjugación de carga ya no es una simetría en interacción débil, se permite el proceso de decaimiento.

¿Por qué está prohibido π0→γ→e−e+π0→γ→e−e+\pi^0 \rightarrow \gamma \rightarrow e^-e^+ pero π+→W+→e+νeπ+→W+→e+νe \pi^+\rightarrow W^+ \rightarrow e^+ \nu_e permitido?

Espaguetificación cuántica

dukwon

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dukwon

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