Transformación del Sabor de un Quark por la Interacción Débil

El decaimiento de los hadrones por la interacción débil se puede ver como un proceso de decaimiento de sus quarks constituyentes. Hay un patrón de estos decaimientos de quarks: un quark de carga +2/3 (u, c, t) siempre se transforma en un quark de carga -1/3 (d, s, b), y viceversa. Esto es porque la transformación se realiza por medio del intercambio de bosones W cargados, que deben cambiar la carga en una unidad. El patrón general es que los quarks decaerán en el más masivo quark posible, lo que lleva al patrón

t -> b -> c -> s -> u <-> d

La siguiente tabla muestra el patrón usual de transformación de quark, y da ejemplos de algunos procesos de hadrones en los que contribuyen esas transformaciones de quarks.

* Los bosones W que se indican como W* son bosones virtuales, que existen sólo dentro del marco de tiempo permitido por el principio de incertidumbre. El W* positivo decaen en un positrón y un neutrino electrónico, y el W* negativo, en un electrón y un antineutrino como se puede ver en las reacciones de ejemplos de arriba.

Las transformaciones que se muestran son las más probables para los quarks, pero hay otras posibilidades. El quark c tiene un 5% de probabilidades de desintegrarse en un quark d en lugar de un quark s.

La más común de las transformaciones de quarks son las de los quarks up y down, que son los constituyentes de la materia ordinaria, en forma de protones y neutrones.

El decaimiento del quark up de arriba es importante en el ciclo protón-protón de la fusión nuclear. El decaimiento del quark down, se invoca en el decaimiento del neutrón y en general en el decaimiento beta.

Diagramas de Transformaciones Feynman

Transformaciones de Quarks

Los modos de transformaciones de sabores de quarks por la interacción débil, se muestran en diagramas de Feynman. Estos diagramas son útiles para analizar los procesos de decaimientos, para ayudar a mantener el seguimiento de lo que sucede al nivel de quark. En la tabla de transformación de quark se listan las transformaciones mas comunes. Estas transformaciones tienen lugar por medio del bosón vectorial W.

Configuración electrónica

 2         10          18                  36                  54

He        Ne         Ar                  Kr                 Xe

1s² 2s² 2p⁶ 3s² 3p⁶ 4s² 3d¹⁰ 4p⁶ 5s² 4d¹⁰ 5p⁶ 6s² 4f¹⁴ 5d¹⁰ 6p⁶ 7s² 5f¹⁴ 6d¹⁰ 7p⁶

         Rn                         Og

        86                         118