Как можно опосредовать слабое взаимодействие очень тяжелой частицей, такой как бозон?

При рассмотрении слабого взаимодействия распада, такого как лептоны, слабое взаимодействие опосредовано огромными частицами, такими как бозоны (W+ или W-). Как может быть такая тяжелая частица внутри менее массивной структуры распада. И что произойдет с этой огромной массой после того, как распад завершится. Он просто исчезает?

Ответы (2)

Когда, например, нейтрон распадается, внутри него нет «настоящего» W-бозона в том смысле, что его можно было бы обнаружить в любой точке.

Вместо этого в распаде нейтрона участвует «виртуальный» W-бозон, W-бозон, который существует очень короткое время. Квантовая механика допускает нарушение закона сохранения энергии Δ Е на очень короткое время Δ т пока Δ Е ⋅ Δ т ≤ ℏ / 2 или так. Это означает, что за очень короткое время нейтрон может превратиться в протон и отрицательный W-бозон, хотя закон сохранения энергии вроде бы нарушается. Однако W-бозон обязан очень быстро превратиться в легкий электрон и антинейтрино и восстановить исходное значение энергии.

То, что происходит на самом деле, требует использования аксиом и формализма квантовой теории поля. Затем виртуальный W-бозон представляется «пропагатором», внутренней линией на диаграмме Фейнмана.

Чтобы добавить к другому ответу: ваша интуиция в некотором смысле права. Тот факт, что Вт и Z Бозоны настолько тяжелы, что это причина слабости взаимодействия. Например, π + мезоны могут распадаться из-за слабого взаимодействия, процесс описывается следующей диаграммой Фейнмана:

Распад пиона

Согласно правилам Фейнмана, амплитуда вероятности такого распада пропорциональна

М ∼ 2 я г 2 к мю к мю − М Вт 2 ,
где г - константа слабой связи и к мю в 4 -импульс пиона.

Вы видите, что всегда есть вероятность того, что это произойдет, потому что Вт является только "виртуальным" и отношением неопределенностей. Но эта вероятность подавляется высоким Вт масса.

Мой комментарий относится к обоим ответам. Другой способ прийти к тем же выводам, не прибегая к неопределенности времени и энергии и несохранению энергии, состоит в том, чтобы сказать, что тяжелый бозон, будучи виртуальным, находится вне массовой оболочки.
Льюис, у тебя точно более точное описание происходящего. Это также менее понятно для людей без опыта QFT.
Как можно опосредовать слабое взаимодействие очень тяжелой частицей, такой как бозон?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v