Seguimiento de la transformación de protones a neutrones

Cuando sales del núcleo y hablas de interacciones de partículas, el marco son las interacciones de la física de partículas y el modelo es la teoría cuántica de campos.QFT describe simplemente las interacciones de dispersión y decaimiento de las partículas.

Estos diagramas son representaciones icónicas de los términos de primer orden en una serie de perturbaciones, mostrando dos cuerpos dispersos, y para leerlos, uno tiene que decidir cuáles son las partículas entrantes y cuáles las salientes. La regla es que si la flecha apunta en contra de la dirección del tiempo, la antipartícula está implícita. De abajo hacia arriba para el primer diagrama (de izquierda a derecha para el segundo): tomando las partículas entrantes como la dispersión del protón y un electrón antineutrino, los números cuánticos permiten producir un neutrón junto con un e+.

1. ¿Esta idea de protón a neutrón solo se aplica a los protones en el núcleo, a los protones libres o a ambos?

A ambos.

Si este es el caso, ¿la aceleración de un protón lo suficientemente rápido (causando una ganancia de 1,29 MeV de energía) haría que se convirtiera en un protón?

Las partículas obedecen a la relatividad especial. , y los diagramas de Feynman usan los cuatro vectores de las partículas. (La masa en "E = mc ^ 2" no tiene nada que ver con la masa invariable que caracteriza a todas las partículas, en todos los marcos de inercia. No se usa para estudiar datos de física de partículas). Las interacciones se describen en el sistema del centro de masa de las partículas, los números se pueden transformar a cualquier marco inercial después, con transformaciones de Lorenz.

Estoy familiarizado con el experimento de Cowan-Reines y cómo se usaron los antineutrinos para convertir protones en neutrones. ¿Estamos limitados solo a los antineutrinos para causar tal transformación? ¿O podría cualquier partícula elemental (digamos, un electrón) hacer que un protón se convierta en un neutrón, dado que se le suministró suficiente energía?

Cualquier partícula elemental puede terminar produciendo un neutrón cuando se dispersa un protón, en un diagrama complejo, PERO la conservación del número cuántico y la conservación de la carga deben mantenerse. Esto significa que para que un positrón conserve la carga del protón, la conservación del número de leptones necesita un antineutrino electrónico; por lo que siempre estará allí en los diagramas de primer orden.

Does this idea of proton-to-neutron only apply to protons in the nucleus, free protons, or both?

Sí, es tanto para protones nucleares como para protones libres.

If this is the case, would accelerating a proton fast enough (causing a gain 1.29 MeV of energy) cause it to convert into a neutron? If so, has this been done before? And was it done with free protons or protons in the nucleus?

Se puede hacer mediante la absorción de un bosón W porque solo las interacciones débiles cambian el sabor.

No se puede hacer por la absorción de un pión porque en las interacciones fuertes se conservan la parte superior y la parte inferior.

I'm familiar with the Cowan-Reines experiment and how antineutrinos were used to convert protons to neutrons. Are we limited only to antineutrinos to cause such a transformation? Or could any elementary particle (say, an electron) cause a proton to convert into a neutron, given that it was supplied enough energy?

Sí se puede hacer con antineutrinos y la partícula emitida será del tipo neutrino. Por ejemplo: si el protón absorbe un antineutrino muón, se creará un antimuón, si el protón absorbe un antineutrino tau, se creará un antitau para conservar el número de leptones.