Es dudoso que sus xenobiontes de fuerza débil puedan estar compuestos de cualquier elemento o materia atómica.

Las formas de vida de fuerza débil serían criaturas diferentes a todo lo que podamos imaginar fácilmente. Se cree que las fuerzas débiles operan solo en rangos subnucleares, menos de 10^-17 metros. Son tan débiles que, a diferencia de otras fuerzas, no parecen jugar un papel en mantener nada unido. Aparecen en ciertos tipos de colisiones nucleares o procesos de descomposición que, por la razón que sea, no pueden ser mediados por interacciones fuertes, electromagnéticas o gravitatorias. Estos procesos, como la desintegración beta radiactiva y la desintegración del neutrón libre, involucran neutrinos.

Fuente: Xenobiología general

El solo hecho de que el alcance de la fuerza débil esté limitado a 10^-17 metros y que no unen nada en el sentido material sugiere que los organismos de fuerza débil tendrían que ser extremadamente pequeños, de tamaños mucho menores que 10^-17 metros, probablemente varios órdenes de magnitud menos, de hecho, y necesitarían alguna otra fuerza para mantenerlos juntos.

En resumen, esta respuesta está de acuerdo con la proposición de que: "Las formas de vida de fuerza débil serían criaturas diferentes a todo lo que podamos imaginar fácilmente".

APÉNDICE:

A veces, lo obvio puede escapar fácilmente de la atención. ¿Qué entorno podría sostener organismos de fuerza tan débil, especialmente porque el rango de la fuerza débil es extremadamente corto? Solo hay un entorno en el que la materia podría ser fácilmente accesible para los organismos con un alcance tan corto. A saber, el interior de una estrella de neutrones.

Dentro de una estrella de neutrones, la materia estará dentro del alcance de la fuerza débil. Sin embargo, qué tipo de química nuclear sería necesaria para sostener criaturas de fuerza débil está más allá del conocimiento actual. Aunque podría haber expertos que hayan considerado las interacciones dentro de las estrellas de neutrones para poder tener una buena idea de lo que son. Esto, si existe, estará profundamente enterrado en la literatura técnica.

Una posibilidad es que las formas de vida de fuerza débil no puedan existir fuera de una estrella de neutrones. Si pueden existir fuera de las estrellas de neutrones, requerirá una tecnología súper científica en una escala alucinante.

TL;DR

Yo propondría que la vida de fuerza débil tiene un pequeño cambio de existente en entornos donde las partículas viajan a altas velocidades. Un posible ejemplo son los chorros producidos por un núcleo galáctico activo. A las altas energías (y altas velocidades) que alcanzan las partículas en estos chorros, el rango de la fuerza débil podría extenderse considerablemente hasta el punto en que sea menos despreciable que para un entorno de baja energía, porque a altas velocidades, el$W$y$Z$La vida útil de los bosones se puede extender dramáticamente. Si bien es difícil especular sobre qué estructuras y procesos, por no hablar de la vida, podrían llegar coherentemente, apostaría a que las colisiones protón-antiprotón y la descomposición de los leptones cargados (muones y partículas tau) podrían ser fuentes potenciales de la$W$y$Z$bosones

El problema de la descomposición

La fuerza débil está mediada por tres partículas: La cargada$W^{\pm}$bosones y el neutro$Z$bosón A diferencia del fotón, su primo, estos bosones tienen una masa de aproximadamente 80,4 GeV y 91,2 GeV, respectivamente. También a diferencia del fotón, los bosones se desintegran. Él$W^+$el bosón tiene varios caminos de descomposición , incluidos los caminos hadrónicos (dominados por pares quark-antiquark) y los caminos leptónicos (un leptón cargado positivamente y su neutrino asociado); el$W^-$Las desintegraciones involucran las antipartículas correspondientes. Para el$Z$los bosones, las desintegraciones hadrónicas a quarks también son los principales contribuyentes , aunque también se pueden producir pares de leptones cargados y sus antipartículas.

Ambas partículas tienen vidas medias de$\tau\sim10^{-25}$segundos, por lo que el alcance de la fuerza débil es aproximadamente$r\approx\tau c\sim10^{-17}$metros, incluso en el caso de partículas relativistas. Otra forma de expresar esto utiliza la derivación de la vida media del principio de incertidumbre de Heisenberg :

Dilatación del tiempo

Cambiar nuestras constantes fundamentales parece estar bien, entonces, así que manténgase alejado de eso. En cambio, veamos qué sucede si tratamos de extender la vida útil de estos bosones a través de la dilatación del tiempo. La dilatación del tiempo viene en dos sabores: gravitacional y relativista especial. Resulta que para dilatar el tiempo lo suficiente como para extender significativamente$r$, debes estar en un campo gravitatorio pronunciado, bastante cerca de un agujero negro; esto parece una configuración poco probable e insegura (ciertamente de corta duración).

Sin embargo, podríamos extender el rango de la fuerza débil haciendo que estos bosones viajen rápidamente, como sucede con los muones en la atmósfera de la Tierra. La vida del bosón debe ser$\tau=\gamma\tau_0$, dónde$\gamma$es el factor de Lorentz y$\tau_0\sim10^{-25}$segundos, desde antes. Los factores de Lorentz más altos que hemos visto provienen de rayos cósmicos de ultra alta energía; la partícula Oh-My-God tenía una energía cinética de$3.2\times10^{20}$eV, y por lo tanto (como puede determinar al calcular la energía cinética relativista,$T\approx m\gamma c^2$) un factor de Lorentz de$\sim10^{11}$, correspondiente a una velocidad que difiere de$c$por menos de una parte en$10^{23}$. La vida del bosón es entonces$\tau\sim10^{-14}$segundos, y el alcance de la fuerza débil es sorprendente.$r\sim10^{-6}$metros

Hay algunas advertencias:

• Propulsar una partícula a esta energía requiere un núcleo galáctico activo y, por lo tanto, ambiente$W$y$Z$los bosones solo pueden sobrevivir en los chorros emitidos por tal AGN.
• Los chorros deberían ser densos con leptones y hadrones, un entorno extremo que produce rayos gamma y rayos cósmicos. Las interacciones deberían ser frecuentes, y parece que los bosones podrían interactuar muy rápidamente con estas partículas ambientales, limitando su rango. Podría haber un límite similar al límite GZK para los rayos cósmicos , aunque involucrando estos fermiones ambientales.
• Presumiblemente, los bosones no pueden acelerarse a estas velocidades de la misma manera que los rayos cósmicos normales, pero podrían ser producidos por partículas de alta energía en los chorros. Las interacciones protón-antiprotón pueden producir tanto$W$y$Z$bosones; si estas interacciones transfirieron la mayoría de las energías del progenitor a los bosones, bien podríamos ver que los bosones alcanzan las energías requeridas. Sin embargo, esto son conjeturas de mi parte.

Si bien propondría jets AGN como una alternativa a la sugerencia de estrella de neutrones de a4android, simplemente porque son las únicas fuentes de energía que podrían crear estos factores de Lorentz, parece claro que solo estos entornos extremos podrían albergar algo parecido a la vida basada en la fuerza débil. .

¿En qué partícula(s) se basaría la vida?

Como habrás adivinado, es probable que no veas elementos per se en estos jets. Núcleos, sí, principalmente protones. Lo que verás es, como mencioné antes, una sopa desordenada de hadrones y leptones, produciendo radiación de sincrotrón y rayos gamma. Estas partículas formarán los componentes básicos de la vida.

Entonces, ¿cómo se producirán estos bosones? Hay dos tipos básicos de interacciones de fuerza débil: interacciones de corriente cargada (que implican la$W$bosones) e interacciones de corriente neutra (que implican la$Z$bosón). Ejemplos incluyen:

• Interacciones quark-antiquark a partir de colisiones protón-antiprotón , como mencioné anteriormente. Vemos que esto ocurre en los colisionadores. Las rutas típicas involucran quarks arriba y abajo ($u$y$d$) y sus antipartículas ($\bar{u}$y$\bar{d}$): $$\bar{d}u\to W^+,\quad d\bar{u}\to W^-,\quad u\bar{u}\to Z,\quad d\bar{d}\to Z$$
• Decaimiento de leptones, por ejemplo, un muón que se descompone en un neutrino muón y un$W^-$bosón, que luego se desintegra en un electrón y un antineutrino electrónico: $$\mu\to\nu_{\mu}+W^-\to\nu_{\mu}+e^-+\bar{\nu}_e$$

Hay otros procesos de desintegración hadrónica, por supuesto (p. ej., desintegración de piones); Enumero lo anterior solo como ejemplos. Los procesos de producción dominantes dependen de los fermiones y hadrones ambientales.

Una nota sobre los WIMP

Me gustaría respaldar la sugerencia de Spencer de partículas masivas de interacción débil, o WIMP , que siguen siendo los principales candidatos a materia oscura. Son partículas de gran masa que interactúan solo a través de la gravedad y la fuerza nuclear débil y, por lo tanto, serían excelentes candidatos para una criatura que usa principalmente la fuerza débil en la medida en que realmente no podría interactuar de otra manera. Parece poco probable que se combinen en altas densidades, ya que la materia oscura no se agrupa como lo hace la materia normal, pero siguen siendo una posibilidad interesante.