Protón: arriba, arriba, abajo quarks (uud)
Neutron: arriba, abajo, quarks abajo (udd)
Donde hay suficiente energía disponible, los quarks pueden cambiar de un tipo a otro, absorbiendo o emitiendo neutrinos, electrones o positrones y rayos gamma.
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Los neutrones libres son levemente inestables, con una vida media de aproximadamente diez minutos. Se convierten en un protón, un electrón, un antineutrino y, ocasionalmente, un rayo gamma. La reacción incluye una etapa intermedia con un bosón W, una partícula de fuerza débil.
La misma reacción puede ocurrir en núcleos con demasiados neutrones para la estabilidad.
Los protones pueden absorber electrones y convertirse en neutrones, ya sea en reacciones de fusión nuclear o en la formación de estrellas de neutrones, cuando hay mucha energía para agregar a la reacción. La reacción combina un protón y un electrón, y emite un neutrino.
Las reacciones de fusión más comunes en el sol se encuentran en la cadena protón-protón, comenzando con un túnel cuántico de dos protones juntos y formando un deuterón, un neutrón y un protón. Entonces dos deuterones pueden formar helio 3, y el helio 3 puede reaccionar para formar helio 4 y liberar dos protones. La otra reacción es el ciclo CNO, donde los núcleos absorben protones, algunos de los cuales se convierten en neutrones, y luego liberan un núcleo de helio 4, también conocido como partícula alfa.
Los eventos de neutrones a protones y de protones a neutrones también se pueden activar al absorber un neutrino, un evento muy raro (excepto durante las explosiones de supernovas) que es la base de nuestros diversos observatorios de neutrinos, como el telescopio de neutrinos Ice Cube en la Estación de Investigación del Polo Sur . Pudimos detectar Supernova 1987A a partir de su radiación de neutrinos en otro detector antes de que fuera visible en el cielo.
Ahora, preguntas cómo sucede todo esto. Estos son eventos de fuerza débil que involucran a los bosones W. Hemos escrito las ecuaciones para las interacciones de fuerza débil, en función de lo que podemos observar haciendo, y podemos hacer predicciones a partir de esas ecuaciones, pero no podemos explicar por qué las leyes de la naturaleza son como son.
