¿Qué sucede durante los 15 minutos que tarda un neutrón en desintegrarse?

1. El neutrón se desintegra en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico . No solo se debe conservar la carga eléctrica, sino también el número de leptones (electrónico) (no estoy muy seguro en esta declaración). En resumen: comienzas y tienes que terminar con 1 partícula de materia (la antimateria cuenta como -1).

2. tiempo medio$\neq$media vida. Más en wikipedia .

3. Físicamente no hay diferencia entre un neutrón de 14 minutos y un neutrón nuevo. Ambos eventualmente decaerán. Si observara un neutrón durante 14 minutos y luego comenzara a observar otro, lo más probable es que el más antiguo se descomponga primero. Si comenzara a observar dos neutrones después de 14 minutos, ambos decaerían con la misma probabilidad. ¿Por qué? Porque los neutrones son indistinguibles. No se puede decir cuál es más antiguo. Básicamente, los neutrones no envejecen con el tiempo. Además, la descomposición es puramente aleatoria y no depende del pasado de los neutrones.

   Lo contrario es para los humanos. Por supuesto, una persona de 80 años morirá primero con mucha mayor probabilidad que un niño. Pero, ¿qué se puede decir de dos seres humanos, si no se sabe nada de ellos?

4. No hay desencadenante para la descomposición. Interno ni externo. Pero hay razones físicas para la descomposición, por supuesto. Uno de ellos es que los neutrones son un poco más pesados ​​que los protones y, por lo tanto, se desintegran a un estado de menor energía ($E=mc^2$). ¿Por qué los neutrones son más pesados? No lo sé. Pero también hay razones para eso. Y esto no es porque$u$y$d$los quarks tienen diferente peso. La masa de los quarks es solo una pequeña parte de la masa de neutrones y protones.

La descripción mecánica cuántica del proceso le brinda probabilidades para todos los eventos posibles y los 15 minutos resultan ser el tiempo de vida promedio para este proceso. Es aleatorio y no tiene garantía de nada, excepto que el resultado promedio convergerá en contra de la distribución de probabilidad si deja que muchos neutrones decaigan. No hay "necesidad de hablar de algo que sucede internamente" de una manera diferente para terminar con las dos posibilidades diferentes de 14 y 15 minutos. Y no hay nada realmente diferente entre el neutrón que se desintegra después de 14 minutos y el neutrón que se desintegra después de 15 minutos y el último se desintegra 1 minuto después.

Creo que estás malinterpretando lo que significa una vida media. Cuando comienza a describir la mecánica cuántica (y la descomposición nuclear es un evento fundamentalmente mecánico cuántico), debe incorporar estadísticas. Una vida media es la cantidad de tiempo en el que, en promedio, la mitad de una gran cantidad de especímenes idénticos se habrán descompuesto. Cuando alguien dice que la vida media de un neutrón es de 10,4 minutos , lo que quiere decir es que, dado cualquier neutrón aleatorio, si espera 10,4 minutos, hay un 50% de posibilidades de que el neutrón se haya desintegrado durante ese tiempo.

Existe la posibilidad de que un neutrón de un minuto de antigüedad se desintegre en beta. La probabilidad es muy baja, pero puede decaer antes que el neutrón de 14 minutos. Creo que esto responde a la pregunta de si el neutrón tiene un pasado antes de desintegrarse, y la respuesta es no. Es como un fotón depende de la observación del evento.