Un protón capturará un electrón siempre que sea energéticamente favorable hacerlo, siempre que pueda reducir la energía total del sistema.
Para explicar por qué puede suceder esto, permítanme explicar un poco sobre los niveles de Fermi. Para los fermiones, un tipo de partícula que incluye electrones, protones y neutrones, dos partículas no pueden ocupar el mismo estado. Entonces, si una partícula ya está ocupando el estado de energía más bajo, debe colocar la segunda en un estado de energía más alto (estamos ignorando los efectos de giro). Cuantas más partículas tenga, más energía tendrá que ir.
Por lo tanto, desea distribuir sus recursos disponibles (energía, impulso, carga) sobre la mayor cantidad de partículas posible para reducir la energía de Fermi de cada especie específica. En equilibrio, la suma de las energías de Fermi en cada lado de una reacción será igual. En equilibrio debe haber ciertos números de electrones, protones y neutrones.
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Entonces, incluso en situaciones normales de la Tierra, en un átomo sin suficientes neutrones, resulta favorable combinar protones y electrones para producir neutrones. Esto es lo que sucede en Rubidium-83 (37 protones, 46 neutrones) cuando se descompone en Krypton-83. Esto se llama captura de electrones o desintegración beta inversa.
En las estrellas de neutrones y las supernovas, todo el proceso es impulsado por la presión. La energía Fermi de un electrón aumenta mucho más rápido a medida que la confina en espacios más pequeños, debido a su menor masa, lo que implica una longitud de onda más larga de De Broglie. La alta energía de Fermi de electrones inclina la ecuación a favor de tener más neutrones, que luego se producen mediante la desintegración beta inversa.
