Cuando dices “empujar y tirar”, te refieres a intercambiar energía e impulso. Y sí, la fuerza débil definitivamente puede hacer eso. Pero también puede alterar la naturaleza de las partículas que interactúan.
Por ejemplo, cuando dos electrones se repelen entre sí, interactúan a través del intercambio de fotones virtuales. Esos fotones virtuales transportan energía e impulso y (obedeciendo las ecuaciones del modelo estándar de física de partículas) lo hacen de tal manera que observamos que los dos electrones rebotan entre sí. Y debido a que los fotones no tienen masa, la influencia de los fotones virtuales disminuye a medida que el cuadrado inverso de la distancia, por lo que la fuerza permanece detectable a “largo alcance”.
Lo mismo puede suceder cuando un neutrino interactúa con otra partícula o átomo a través del intercambio de bosones Z. Los bosones Z son como “fotones pesados”; También son eléctricamente neutros pero tienen una masa muy grande. Como consecuencia, la interacción tiene un alcance extremadamente corto; en lugar del cuadrado inverso, se cae exponencialmente. Pero dentro de ese (muy) corto alcance, sucede lo mismo que con los electrones en mi ejemplo anterior: el neutrino y el átomo con el que interactúa intercambian energía e impulso. Esta “interacción de corriente neutra” es una forma en que un detector de neutrinos puede detectar neutrinos energéticos, lo que transferiría parte de su energía cinética a los átomos que rebotan. Por lo tanto, es en gran medida una fuerza que mueve las partículas.
- ¿Cómo puede un mesón tener un giro de 3?
- ¿Hay energía para aprovechar dividiendo partículas elementales o subatómicas?
- ¿Cómo se crean las partículas entrelazadas cuánticas en un laboratorio? ¿Qué los hace realmente enredados?
- ¿Qué propiedad de una partícula con carga positiva la hace diferente de una con carga negativa?
- ¿Dónde encuentran las ideas comunes de Michio Kaku y Laura Mersini-Houghton, que invocan entidades más allá o "antes" de este universo?
Finalmente, un neutrino también puede interactuar a través del intercambio de un bosón W. ¡Pero el bosón W lleva carga eléctrica! Entonces un neutrino electrónico puede emitir un bosón W + y, a su vez, convertirse en un electrón; el bosón W +, a su vez, sería absorbido por un neutrón que luego se convertiría en un protón. (O al revés, el neutrón podría emitir un bosón W y convertirse en un protón, y el bosón W sería absorbido por un neutrino, convirtiéndolo en un electrón). Entonces, además de la energía y el impulso, las partículas También intercambió carga eléctrica, de manera intuitiva, esto es más que una mera “fuerza”. Esta interacción también tiene un rango muy limitado ya que el bosón W también es muy pesado.
Finalmente, esta última interacción, cambiada un poco, es lo que conocemos como una forma de radiactividad, es decir, la desintegración beta. En la desintegración beta, lo que sucede es que un neutrón emite un electrón y un neutrino anti-electrón, y se convierte en un protón. Ahora, lo que realmente sucede es que un quark down en ese neutrón emite un bosón W y se convierte en un quark up. Ese bosón W, a su vez, se desintegra en un electrón y un neutrino antielectrónico. Pero un neutrino anti-electrón, según Dirac, es solo un neutrino electrónico con energía negativa que se mueve hacia atrás en el tiempo … por lo que podemos ver este proceso como un neutrino electrónico (hacia atrás en el tiempo) que interactúa con un quark a través del intercambio de un W- bosón, y en el proceso, ambas partículas cambian (el neutrino anti-electrón en un electrón, el quark down en un quark up).
Debido a que esta “fuerza” tiene un rango tan corto, las partículas en cuestión la mayoría de las veces se “extrañan” entre sí. Esta es la razón por la cual los neutrinos son tan difíciles de detectar, y esta es la razón por la cual los neutrones libres son razonablemente estables (~ 10 minutos para los neutrones libres), lo cual es una buena cosa, de lo contrario la mayoría de los neutrones se habrían ido y el Universo tendría poco o nada cosas que no sean hidrógeno.
