TL; DR: No pueden descomponerse debido a la conservación de energía / momento.
Una partícula sin masa tiene una energía y un impulso relacionados por
[matemáticas] E = PC [/ matemáticas]
Si la partícula sin masa se descompone, entonces los dos (o más) productos de descomposición deben tener un impulso de la forma
- [matemáticas] E_1 = x Pc \ quad P_1 = x P [/ matemáticas]
- [matemáticas] E_2 = (1-x) Pc \ quad P_2 = (1-x) P [/ matemáticas]
Por lo tanto, se divide en dos partículas sin masa. Si intenta hacer que una de estas partículas sea masiva, la otra se verá obligada a ser taquiónica (tendría una masa cuadrada menor que 0). Esta descomposición sería extraña porque una partícula sin masa se divide en dos partículas sin masa. Si esto sucediera a una velocidad finita, entonces todas las partículas sin masa se disolverían en un gas diluido de partículas sin masa infinitamente energéticas.
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Para pensar en esto de una manera más cuantitativa, considere deformar la teoría de la siguiente manera:
- haciendo que la partícula parental sea ligeramente masiva. El vector de impulso se convierte en [matemáticas] P ^ \ mu \ rightarrow (\ sqrt {m ^ 2 + p ^ 2}, p, 0,0) [/ matemáticas]
- impulso al marco de descanso de la nueva partícula masiva. En el marco de descanso, el vector de impulso es [matemática] P ^ \ mu \ rightarrow (m, 0,0,0) [/ matemática]
- calcule el ancho de desintegración en el marco de descanso de esta teoría ligeramente modificada. Encontrará que la vida útil de la partícula será inversamente proporcional a la masa de la partícula original. [matemáticas] \ tau \ propto m ^ {- n} [/ matemáticas]
- Vuelva al marco de descanso original de la partícula original, que con la dilatación del tiempo hará que la vida útil observada sea aún más larga.
- Finalmente, tome el límite de la partícula madre sin masa y verá que la vida útil se vuelve infinitamente larga.
Procesos similares a este suceden en un efecto conocido como división de partones. La división de Parton permite que las partículas sin masa se dividan en partículas múltiples cuando las partículas sin masa no están completamente “en la cubierta”, cuando son ligeramente masivas debido al principio de incertidumbre de Heisenberg.
Este es un tema extenso que puede encontrar en la mayoría de los textos de teoría de campos cuánticos de posgrado (por ejemplo, Peskin y Schroeder).
Entre las partículas conocidas en física, solo el fotón y el gravitón no tienen masa.
Son posibles las siguientes transiciones entre estos estados
- [matemáticas] \ gamma \ rightarrow 3 \ gamma [/ matemáticas]
- [matemáticas] g \ rightarrow \ gamma \ gamma [/ math]
mientras que lo siguiente está prohibido por paridad, conjugación de carga o invariancia de inversión de tiempo
- [matemáticas] \ gamma \ flecha derecha 2 \ gamma [/ matemáticas]
- [\ math] \ gamma \ rightarrow gg [/ math]
