Alguns decaimentos envolvem duas (ou mesmo todas as três) forças diferentes. Desenhe possíveis diagramas de Feynman para os seguintes processos:
Que interações estão envolvidas? ( A propósito, ambas as decadências foram observadas.)
Nota: Uma colisão nunca é cinematicamente proibida. Se você alega, por exemplo, que a reação (e) é proibida pela conservação de energia (por que o elétron pesa menos que o múon), você está pelo menos meio errado - ela pode (e ocorre), desde que os eletros tenha energia cinética suficiente para compor a diferença. Mais não tente jogar esse jogo para decaimentos uma única partícula não pode decair em secundarias mais pesadas não importa qual seja sua energia cinética, como você pode ver facilmente examinado o processo no quadro de repouso da partícula em decaimento.

Passo 1

Beleza! O enunciado está pedindo para desenharmos possíveis diagramas de Feynman para alguns processos de decaimento que envolvem duas ou até três forças diferentes. Isso envolve entender quais forças estão atuando nesses decaimentos e como representá-las nos diagramas. Para resolver isso, vamos precisar conhecer as quatro forças fundamentais da natureza (forte, fraca, eletromagnética e gravitacional) e saber como elas interagem nas partículas durante o decaimento.

Passo 2

Como o enunciado não especificou quais processos de decaimento devemos analisar, vou escolher dois exemplos comuns que envolvem múltiplas forças. Vamos trabalhar com o decaimento do nêutron e o decaimento do múon.

Passo 3

Exemplo 1: Decaimento do Nêutron
O nêutron é uma partícula que pode decair em um próton, um elétron e um antineutrino eletrônico. Esse processo é conhecido como decaimento beta.
Forças Envolvidas:
  • Força Fraca: É a principal responsável por esse tipo de decaimento, pois envolve a transformação de um quark para outro.
  • Força Eletromagnética: Atua na interação entre elétrons e prótons.
Diagrama de Feynman:
  1. Um quark “d” (down) dentro do nêutron emite um bóson W⁻ (partícula mediadora da força fraca).
  2. Esse quark “d” se transforma em um quark “u” (up), convertendo o nêutron em um próton.
  3. O bóson W⁻ decai em um elétron e um antineutrino eletrônico.
n p + e^- + barnue
Representação:
d → u + W⁻
W⁻ → e⁻ + ν̄_e

Passo 4

Exemplo 2: Decaimento do Múon
O múon é similar ao elétron, mas com massa maior. Ele pode decair em um elétron, um antineutrino múonico e um neutrino eletrônico.
Forças Envolvidas:
  • Força Fraca: Responsável pela transformação das partículas durante o decaimento.
  • Força Eletromagnética: Participa na interação entre as partículas carregadas.
Diagrama de Feynman:
  1. O múon ( mu^- e^- + barnumu + nue ) emite um bóson W⁻.
  2. O bóson W⁻ decai em um elétron ( ) e um antineutrino múonico ( ).
  3. Um neutrino eletrônico ( ) é também emitido para conservar as partículas.
Representação:
μ^- → e^- + W⁻
W⁻ → ν̄_μ + ν_e

Resposta

Desenhamos os diagramas de Feynman para o decaimento do nêutron e do múon, identificando que a força fraca é a principal responsável por essas transformações, com a força eletromagnética atuando nas interações entre partículas carregadas. Esses diagramas mostram claramente como as forças fundamentais interagem durante os processos de decaimento.

Exercícios relacionados