En la débil descomposición del neutrón en el protón, el bosón W no está realmente presente en el estado final. Solo está involucrado un bosón W virtual.
El diagrama de Feynman de orden inferior es una representación gráfica de lo que sucede mecánicamente cuánticamente en un posible estado intermedio posible: representa la contribución principal a la amplitud de decaimiento en la teoría de la perturbación. Dado el diagrama y las reglas de Feynman, podemos escribir una integral que da la amplitud de la desintegración, una vez que calculamos la integral.
Es una forma de construir lo que se llama la matriz S de la teoría, que proporciona las probabilidades de transición entre los diversos estados posibles de entrada y salida de la teoría de campo. Además, el impulso de los estados de entrada y salida siempre está en la capa de masa.
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Los estados de entrada y salida son términos técnicos que no explicaré más a fondo, porque tomará demasiado espacio para hacer un buen trabajo. La matriz S para la interacción débil siempre conserva energía y momento exactamente entre los estados de entrada y salida.
En el diagrama de orden más bajo para la desintegración de neutrones, uno de los dos quarks hacia abajo se convierte en un quark hacia arriba, produciendo un bosón W virtual, con un impulso muy alejado de la capa de masa, que luego se transforma en un electrón y un electrón antineutrino . El rango efectivo de la interacción débil es mucho más pequeño que el tamaño del neutrón.
Las posiciones de los dos vértices deben integrarse en todas las posiciones posibles en el espacio y el tiempo.
En el estado final solo hay un protón, un electrón y un antineutrino de electrones, no hay un W-bosón, ni podría haberlo, ya que, como usted señala correctamente, esto violaría gravemente la conservación del momento de energía.
Ahora esta imagen es algo complicada, claramente, ya que aún no hemos dicho cuáles son las funciones de onda de los quarks, dentro del neutrón o el protón al que se descompone. Para calcular realmente la tasa de descomposición, necesitamos una función de onda de este tipo.
