1r ciclo Colisión de partículas elementales

[Pola]

Buenos días. Tengo una pregunta, a ver si alguien me puede ayudar con su respuesta.

En el CERN se hace chocar dos protones y como consecuencia del choque salen un montón de partículas.

¿Esas partículas provienen del vacío cuántico?

Cuando “ se desintegran”, ¿vuelven a él?

Gracias y un saludo.

[Alriga]

En el CERN se hace chocar dos protones y como consecuencia del choque salen un montón de partículas.

¿Esas partículas provienen del vacío cuántico? ...

No. Provienen de la masa-energía de los 2 protones que chocan. Y la "suma" de las partículas obtenidas tiene que tener la misma carga que los dos protones iniciales, la misma masa-energía que los dos protones iniciales, el mismo momento lineal que los 2 protones iniciales, ... y seguramente conservarse además otros parámetros, (tipo número bariónico y/o similares)

Cuando “se desintegran”, ¿vuelven a él?

Las partículas inestables que puedan salir de la colisión de los 2 protones, cuando se desintegran lo hacen en otras partículas, y cada desintegración individual también tiene que conservar carga, masa-energía, momento lineal y otros parámetros, según cual sea el mecanismo de desintegración particular. Al final de las cadenas de desintegraciones, lo que quedará serán las partículas estables finales.

Saludos.

[Pola]

Gracias, Alriga. Cuando dices: " cada desintegración individual también tiene que conservar masa-energía, momento lineal y otros parámetros" ¿A dónde va a parar la masa-energía de ésa partícula que desaparece cuando desaparece?

Para Abdala: tienes que entrar en "Foros" elegir aquel al que pertenece la pregunta (Relatividad y cosmología en éste caso) Ir a "Hilos" y luego "Nuevo hilo". Lo creas y planteas tu pregunta. Aparte de que yo sólo soy un aficionado a la física, no puedo ayudarte en la respuesta porque la verdad es que no entiendo la pregunta.

[Alriga]

... Cuando dices: "cada desintegración individual también tiene que conservar masa-energía, momento lineal y otros parámetros" ¿A dónde va a parar la masa-energía de ésa partícula que desaparece cuando desaparece?

En una desintegración, una partícula real no desaparece nunca en la nada, se convierte en otras partículas, y si esas partículas en las que se convierte son estables, ya no se desintegran más y ahí es a donde ha ido a parar "y se queda" la masa-energía, la carga y el momento lineal de la partícula que se desintegra.

Piensa en un neutrón libre que se desintegra: no desaparece en la nada, se convierte en un protón, un electrón y un antineutrino.

$n\rightarrow p^+ + e^- + \bar \nu$

Como el protón, el electrón y el antineutrino son estables, ellos se llevan permanentemente la masa-energía y el momento del neutrón (inestable) que se desintegra.

Saludos.

[Richard R Richard]

No se si mi comentario aportará o no... si sobra algo de energía en la colisión, habra fotones (calor, luz etz) liberando energía, osea radiación de algun tipo de frecuencia no?, o pasa todo a la energía cinetica de las particulas con masa? intuyo que para allí pueden ir los tiros de la pregunta de Pola. Se compensa el momento lineal, la enegía , la carga y no se si el spin.

Hola Alriga se que le has dado ejemplo, pero por las dudas, no se si notaste que Pola pregunta por choque de protones, y luego le expicas la desintegración el neutron...

[Alriga]

No aporta nada en el sentido que el fotón es simplemente una partícula más, y por lo tanto ya estaba contemplada en mi argumento.

Y sí, creo que lo del neutrón es un ejemplo significativo de lo que él pregunta, ¿qué pasa con las partículas inestables que aparecen cuando chocan 2 protones en el LHC? Pues que se desintegran de la misma manera que lo hace un neutrón libre (que es inestable), generando otras partículas con conservación de carga, energía, momento lineal,… y de ninguna manera “desapareciendo”

Podía haber puesto de ejemplo otra partícula inestable, como por ejemplo un pión negativo que se desintegra en un muón y un antineutrino,

$\pi^- \rightarrow \mu^- + \bar \nu_{\mu}$

O un pión neutro que se desintegra en dos fotones

$\pi^0 \rightarrow 2 \ \gamma$

Pero para lo que se está tratando, (las partículas que se desintegran no desaparecen, sino que generan otras partículas) no serían mejores ejemplos que la desintegración de un neutrón, y ésta es muy conocida.

Saludos.

[Pola]

Gracias por las respuestas. Yo trataba de seguirles la pista a las partículas inestables, de las que sólo sabía que tras unas millonésimas o milmillonésimas de segundo y tras recorrer una cierta distancia, desaparecían. No conozco los procesos de desintegración mas que por haberlos leído y haber visto sus diagramas de Feyman pero la verdad, nunca los he "estudiado" poniéndome a sumar las masas de todas las partículas. Simplemente sabía que del choque de dos partículas aparecen un buen montón y que luego algunas de ellas eran inestables y tras un corto recorrido..¡pulf! desaparecen. Como dice Richad, uno se queda pensando dónde va su masa, su energía, momento, etc.

¿Siempre que "desaparecen" lo hacen transformándose en otras partículas estables?

[Alriga]

... Yo trataba de seguirles la pista a las partículas inestables, de las que sólo sabía que tras unas millonésimas o milmillonésimas de segundo y tras recorrer una cierta distancia, desaparecían ... tras un corto recorrido..¡pulf! desaparecen...

No "desaparecen", se transforman en otras partículas, cediéndoles a ellas su carga, masa-energía, momento lineal,...

... ¿Siempre que "desaparecen" lo hacen transformándose en otras partículas estables?...

Al final sí. Puede haber varios pasos intermedios constituidos por partículas inestables, pero al final de la cascada de desintegraciones de todas las inestables quedarán siempre partículas estables. La "suma" final de carga, masa-energía, momento lineal,... de todas las partículas estables que quedan, es igual a la carga, masa-energía, momento lineal,... de los 2 protones que chocaron inicialmente.

Por ejemplo, si en el choque de los 2 protones una de las partículas que se ha generado es un pión negativo (inestable), éste después de un corto recorrido y un tiempo de ~$2.6\cdot 10^{-8}$ segundos se descompone en:

$\pi^- \rightarrow \mu^- + \bar \nu_{\mu}$

El antineutrino es estable (salvo oscilaciones) , pero el muón (inestable) se desintegra después de ~$2.2\cdot 10^{-6}$ segundos en:

$\mu^- \rightarrow e^- + \bar \nu_e + \nu_{\mu}$

Por lo tanto lo que queda al final del pión inicial, (después del paso intermedio de desintegración del muón inestable) , son 4 partículas estables:

$\pi^- \rightarrow e^- + \bar \nu_e + \nu_{\mu} + \bar \nu_{\mu}$

... Las partículas inestables que puedan salir de la colisión de los 2 protones, cuando se desintegran lo hacen en otras partículas, y cada desintegración individual también tiene que conservar carga, masa-energía, momento lineal y otros parámetros, según cual sea el mecanismo de desintegración particular. Al final de las cadenas de desintegraciones, lo que quedará serán las partículas estables finales ...

Saludos.

[Pola]

Vale. Pues entendido. Muchas gracias por las explicaciones.

Un saludo.