¿Por qué es probable la descomposición de partículas?

A2A: Solo agregaré que un siglo de investigación ha demostrado que las partículas individuales deben ser descritas por estados mecánicos cuánticos; en particular, una partícula inestable puede comenzar en un estado cuántico de “partícula inicial”, y el estado luego evoluciona hacia adelante para incluir otros componentes posibles.

Entonces su pregunta es realmente “¿Por qué la mecánica cuántica predice probabilidades en lugar de resultados específicos?”. La respuesta más honesta es “porque el universo simplemente es así”.

En este universo no podemos preguntar “qué está REALMENTE sucediendo en cada instante de tiempo”, solo podemos hacer mediciones específicas. Cada vez que algo interactúa con un sistema para permitir una medición, obliga al sistema a estar exactamente en cualquier estado que encuentre la medición (con varias probabilidades para varios resultados). Si mide un sistema inestable con la suficiente frecuencia, tiene una probabilidad insignificantemente pequeña de descomposición entre mediciones y sigue siendo empujado nuevamente al estado inicial de “100% de descomposición”, ¡por lo que nunca decae mientras las mediciones continúen!

Gracias por hacerme esta pregunta.

Citando la respuesta a una pregunta que respondí hoy,

“Dado que la física de partículas se basa en la mecánica cuántica, la descripción del microcosmos, el pequeño mundo subyacente, y dado que la mecánica cuántica se basa en el paradigma de una descripción probabilística de la naturaleza, una sección transversal (denotada por sigma y graneros de unidades) es la probabilidad de que tenga lugar un proceso o interacción particular. Por ejemplo, en la aniquilación de un par de electrones y su antipartícula es la probabilidad de que ocurra la colisión de un electrón-positrón y resulte en la aniquilación de ambos y la producción de un par de gamma antiparalelos. También hay una sección transversal para el proceso opuesto, la producción de pares a partir de un gamma alrededor de un núcleo pesado. En ese caso, una sección transversal depende del número atómico del núcleo y la energía de gamma. Del mismo modo, hay una sección transversal para todas las interacciones de partículas elementales, incluso para los neutrinos que tienen secciones transversales extremadamente pequeñas, lo que significa que pueden atravesar nuestra Tierra varias veces y todo lo presente en ella y sobre ella, pero aún así no interactuarían. Del mismo modo, también hay secciones transversales para partículas de Materia Oscura, incluyendo su aniquilación y producción, etc., como bajo el efecto Primakoff, etc. ”

La desintegración nuclear o radiactiva de partículas se basa en la mecánica cuántica, por lo tanto, es probabilística, sin embargo, sus manifestaciones macroscópicas siguen una ley exponencial, por lo tanto, podemos calcular la vida media y la constante de desintegración, etc. para un isótopo.

¿Qué alternativa hay? ¿Todas las partículas duran exactamente su vida útil y luego se descomponen a la vez? ¿Cuál es más raro?

Decimos que la tasa fraccional de descomposición es constante, lo que conduce directamente a una distribución exponencial de la descomposición.

Como es una partícula cuántica, seguirá los principios de la mecánica cuántica, que es inherentemente probabilística y no determinista como la Mecánica Newtoniana.

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