¿Cómo puede un bosón W ser una partícula de intercambio ya que inicialmente solo hay una partícula (quark down) involucrada (esto al contrario de las otras fuerzas donde el bosón se intercambia entre dos partículas)? ¿Cómo puede un quark down emitir espontáneamente un bosón W?

A .: ¿De qué otra manera?

Cada proceso elemental es, por definición, local en la teoría cuántica de campos, como el Modelo Estándar. Por lo tanto, cada emisión de un “bosón de intercambio” también es local, independiente del hecho de que el “bosón de intercambio” será (o no) posteriormente absorbido, para proporcionar (o no) el “intercambio”. De hecho, cuando un d-quark dentro de un neutrón emite espontáneamente una partícula (virtual, es decir, no observada) [matemática] W ^ – [/ matemática] y se convierte en un u-quark, y esta [matemática] W ^ – [/ matemática] se descompone espontáneamente en un par electrón-antineutrino antes de que tuviera la oportunidad de ser (re) absorbido por un u-quark, el par electrón-antineutrino (no unido por la fuerte interacción nuclear dentro del neutrón) escapa fuera del neutrón (por lo tanto transmutado en un protón), produciendo así la decadencia [math] \ beta [/ math]:

[matemáticas] n ^ 0 \ a p ^ + + e ^ – + \ bar {\ nu} _e [/ matemáticas],

[matemáticas] (ddu) \ to (duuW ^ -) \ to (duu) + e ^ – + \ bar {\ nu} _e [/ math].

¿De que otra forma?

P . : “¿Cómo puede un bosón W ser una partícula de intercambio, ya que inicialmente solo hay una partícula (quark down) involucrada (esto al contrario de las otras fuerzas donde el bosón se intercambia entre dos partículas )? ¿Cómo puede un quark down emitir espontáneamente un bosón W? ”[Cursiva para enfatizar —TH]

Se me ocurre que la pregunta original (la parte en cursiva) parece indicar que el OP quizás cree que el intercambio de una “partícula de intercambio” es de alguna manera un evento correlacionado (prenegociado) entre las dos partículas que lo intercambian. De tal manera que, en el intercambio de un fotón entre el protón y el electrón en un átomo de hidrógeno (por ejemplo), el protón emite el fotón apuntando al electrón, y que lo absorbe de manera compatible, y viceversa. Si es así (supongo que aquí), ¡esto es un error! En cambio, cada partícula continuamente (y “espontáneamente”, por falta de una palabra mejor) emite (y reabsorbe) cada tipo de bosón (indicador) con el que interactúa: partículas de Higgs si la partícula original tiene masa, fotones si tiene electricidad carga, [matemáticas] W ^ \ pm, Z ^ 0 [/ matemáticas] -bosones si interactúa con interacciones débiles, gluones si es un quark, gravitones. Todos estos bosones emitidos continuamente (medidores) son virtuales (no observados = sin haber interactuado con nada más), excepto cuando interactúan con otra partícula en la vecindad, que los absorbe. Aquellos que se encuentran entre los bosones emitidos continuamente (de calibre) que de esta manera son absorbidos por otra partícula median la interacción entre la partícula original que los emitió y esta otra partícula que los absorbió.