¿Por qué los muones y los taus son mucho más inestables que los electrones?

En realidad, los muones (y taus) son relativamente estables, en comparación con las partículas que tienen interacciones fuertes. Los muones en realidad viven lo suficiente como para que un antimuón y un electrón formen un átomo similar al hidrógeno (http://en.wikipedia.org/wiki/Muo…).

La vida “larga” del muón de 2 microsegundos (2 millonésimas de segundo) se debe al hecho de que los muones (y taus) solo se descomponen a través de la débil fuerza nuclear. La razón por la cual los muones (y taus) se descomponen mientras que los electrones no se descomponen es porque no hay partículas cargadas que sean más ligeras que un electrón.

El muón es aproximadamente 200 veces más pesado que un electrón y, según las reglas de la fuerza nuclear débil, el muón puede descomponerse en electrones y 2 neutrinos. El tau es aproximadamente 16 veces más pesado que un muón y el tau puede descomponerse en un muón y 2 neutrinos, un electrón y 2 neutrinos o un neutrino y hadrones a través de la débil fuerza nuclear. Debido a que la tau es mucho más pesada y tiene más canales de descomposición, se descompone aproximadamente 10 millones de veces más rápido que un muón. Las partículas más pesadas generalmente se descomponen más rápido que las partículas más ligeras a menos que exista alguna ley de conservación (aproximada) que evite (o inhiba) su descomposición.

La conclusión es que el electrón es estable porque no hay un leptón cargado que sea más ligero que un electrón. Del mismo modo, el protón es estable porque no hay barión cargado que sea más ligero que un protón. Los neutrones libres se descomponen en un protón y un positrón (anti-electrón) y un neutrino porque el neutrón es más pesado que un protón. Pero los neutrones libres tardan mucho en descomponerse, ¡aproximadamente 14 minutos! Cuando los neutrones se unen en un neucleus estable, son estables ya que la energía de unión del núcleo evita la descomposición. Es por eso que toda la materia ordinaria está hecha de electrones, protones y neutrones.