Tanto los neutrones como las partículas compuestas de protones, formados por tres quarks de valencia. El neutrón está hecho de un quark arriba en dos quarks abajo, mientras que el protón está hecho de dos quarks arriba y uno abajo.
Una regla básica de la física cuántica es que si puede ocurrir una transición, si no viola las reglas de conservación, incluida la conservación de la energía de masa, la conservación de la carga, la conservación del espín, la conservación de los números de bariones y leptones, etc. pasar con alguna probabilidad.
Los quarks hacia abajo y hacia arriba pueden convertirse entre sí a través de la débil fuerza nuclear. Un quark down puede convertirse en un quark up y un bosón W +, que a su vez puede convertirse en un positrón y un neutrino electrónico. Dado que un neutrón tiene un poco más de masa que un protón + positrón + electrón-neutrino, la transición puede ocurrir mientras se libera energía.
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Sucede lo contrario: un quark up puede convertirse en un quark down y un bosón W, que puede convertirse en un electrón y un antineutrino electrónico. Pero como un neutrón es más pesado que un protón, no sucede.
Un barión con tres quarks arriba tiene más energía que un protón, por lo que un protón no puede descomponerse en él.
En un núcleo, las cosas son más complicadas. Los nucleones cercanos cambian los niveles internos de energía dentro del núcleo, por lo que los neutrones no se descomponen necesariamente. Un núcleo con un protón y un neutrón (deuterio) tiene un nivel de energía más bajo que un protón y un neutrón solos, o un núcleo con un protón y un protón unidos entre sí. Entonces el neutrón en el deuterio no se descompone. Sin embargo, en un núcleo de tritio, un protón, dos neutrones, la situación es diferente, y la configuración de dos protones y un neutrón tiene un nivel de energía más bajo, por lo que el tritio se desintegrará en helio-3.