No importa el bosón W; La mayoría de las partículas elementales son inestables. Cuatro de los seis quarks, cuatro de los seis leptones, el bosón Z, el bosón de Higgs: todos inestables. Solo el quark arriba y abajo, el electrón y el electrón-neutrino, el fotón y los gluones son estables.
La razón de esa inestabilidad es el exceso de energía en forma de una gran masa en reposo. Las partículas como el bosón W tienen una masa de reposo tan grande que es más que suficiente para crear una lluvia de partículas en descomposición. En contraste, las partículas como el electrón, sin mencionar el fotón sin masa, son estables. Por ejemplo, aunque un fotón puede “dividirse” en un par electrón-positrón, la energía del fotón en el marco del centro de masa (que de todos modos sería degenerada para el fotón) es cero, por lo que la energía para esto tiene que ser “Prestado” del vacío, lo que significa que el par electrón-positrón se recombina muy rápidamente en el fotón. No hay descomposición. (No obstante, este proceso permite la dispersión fotón-fotón, que se puede observar cuando los rayos gamma cósmicos de muy alta energía se dispersan en la radiación de fondo de microondas).
Por lo tanto, todas las partículas elementales pueden “dividirse” brevemente en otras cosas, pero solo las partículas que tienen un exceso de energía en forma de una gran masa en reposo pueden descomponerse definitivamente. Pero el exceso de energía es una cosa; También debe haber un camino para la decadencia. Este camino existe porque las partículas interactúan entre sí.
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Por ejemplo, un electrón puede emitir un bosón W en interacciones de corriente cargada y convertirse en un neutrino. Este es un evento de muy baja probabilidad (razón por la cual la interacción débil es tan débil) ya que la masa en reposo del electrón (que es toda la energía disponible en el marco de reposo del electrón) es un orden de magnitud menor que la masa del bosón W. Pero puedo girar este diagrama de lado, y el mismo diagrama ahora muestra un bosón W descomponiéndose en un electrón y un neutrino antielectrón. Y la masa en reposo del bosón W es más que suficiente para crear estas dos partículas, quedando mucha energía para darles una gran “energía” cinética.
Pero no importa qué escenario elija, es una interacción entre tres campos fundamentales: el campo de electrones, el campo de neutrinos y el campo W. Los necesitamos a los tres para que la interacción tenga sentido.
También existe la evidencia experimental. Cuando exploramos una partícula compuesta como el protón en experimentos de acelerador de alta energía, se revela una subestructura. Los quarks que constituyen el protón no fueron absorbidos por alguna otra partícula. Están presentes y contabilizados en un estado obligado. En contraste, cuando sondeamos electrones o bosones W, no hay subestructura. No son partículas compuestas; aparecen, dentro de los límites del experimento, puntuales.
