Вопрос по бета распаду

[Zmey_Petrov]

Вопрос в том - какой тип взаимодействия заставляет электрон вылетать из ядра с энергией до сотен кЭв, если в сильном взаимодействии электрон не участвует, ЭМ взаимодействие должно его наоборот притягивать к ядру(т.е. препятствовать "вылету"), а слабое взаимодействие значительно слабее ЭМ ?

[DimaM]

Разница масс нейтрона и протона почти 1.3 МэВ - столько может получить электрон при рождении. Часть уходит на то, чтобы выбраться из кулоновской ямы, вот сотни кэВ и остаются.

[Zmey_Petrov]

Это понятно с энергетическим балансом вопроса нет.

Вопрос в "динамике" процесса - какая "сила" "выталкивает" электрон из ядра с энергией близкой к его массе покоя? если сильное взаимодействие на него не влияет, электромагнитное наоборот старается притянуть к ядру, а слабое значительно слабее электромагнитного?

[DimaM]

Zmey_Petrov в сообщении #901608 писал(а):

Вопрос в "динамике" процесса - какая "сила" "выталкивает" электрон из ядра с энергией близкой к его массе покоя? если сильное взаимодействие на него не влияет, электромагнитное наоборот старается притянуть к ядру, а слабое значительно слабее электромагнитного?

Рождается он таким, за счет слабого взаимодействия. d-кварк превращается в u, электрон и антинейтрино.

[Zmey_Petrov]

DimaM в сообщении #901611 писал(а):

Zmey_Petrov в сообщении #901608 писал(а):

Вопрос в "динамике" процесса - какая "сила" "выталкивает" электрон из ядра с энергией близкой к его массе покоя? если сильное взаимодействие на него не влияет, электромагнитное наоборот старается притянуть к ядру, а слабое значительно слабее электромагнитного?

Рождается он таким, за счет слабого взаимодействия. d-кварк превращается в u, электрон и антинейтрино.

Это неполная картина. Утверждается, что d-кварк превращается в u с рождением виртуального -W-бозона, который затем распадается по каналу электрон+нейтрино.
Но W-бозон то виртуальный и его распад не может сообщить электрону реальную энергию.

[DimaM]

Zmey_Petrov в сообщении #901617 писал(а):

Но W-бозон то виртуальный и его распад не может сообщить электрону реальную энергию.

Все 80 ГэВ, которые у реального w-бозона, не может, а сотни кэВ - запросто.

[Zmey_Petrov]

DimaM в сообщении #901618 писал(а):

Zmey_Petrov в сообщении #901617 писал(а):

Но W-бозон то виртуальный и его распад не может сообщить электрону реальную энергию.

Все 80 ГэВ, которые у реального w-бозона, не может, а сотни кэВ - запросто.

Т.е. W-бозон виртуальный, но "не совсем"?

[DimaM]

Zmey_Petrov в сообщении #901622 писал(а):

Т.е. W-бозон виртуальный, но "не совсем"?

Совсем. У реального $E^2-p^2=m^2$, а здесь нет.

[Zmey_Petrov]

DimaM в сообщении #901626 писал(а):

Совсем. У реального $E^2-p^2=m^2$, а здесь нет.

Если W-бозон совсем виртуальный, то он не может передать никакую энергию реальному электрону, поскольку обязан вернуть всю занятую из физического вакуума(проще говоря - ниоткуда) энергию туда где взял, согласно соотношению неопределённостей.
Если W-бозон каким-то образом передаёт скажем 0.8МЭв энергии реальному электрону, значит он имеет как минимум 0.001% реальной энергии(не считая нейтрино) и является виртуальным не более чен на 0.999% .

Кстати насчет формулы.
Правильно я понимаю, что E - энергия, p - импульс, m - масса ?

[DimaM]

Zmey_Petrov в сообщении #901651 писал(а):

Если W-бозон совсем виртуальный, то он не может передать никакую энергию реальному электрону, поскольку обязан вернуть всю занятую из физического вакуума(проще говоря - ниоткуда) энергию туда где взял, согласно соотношению неопределённостей.
Если W-бозон каким-то образом передаёт скажем 0.8МЭв энергии реальному электрону, значит он имеет как минимум 0.001% реальной энергии(не считая нейтрино) и является виртуальным не более чен на 0.999% .

Это какая-то ваша собственная терминология, отличная от общепринятой.

[Munin]

Реальный-виртуальный - это дискретная характеристика.
А энергия и импульс меняются непрерывно. У $W$-бозона есть ненулевые энергия и импульс, и они переходят к паре частиц электрон и антинейтрино.

Поскольку $W$-бозон виртуальный, то это означает, что у него нет никаких ограничений на принимаемые значения энергии и импульса. Поэтому, энергия и импульс определяются входными и выходными частицами процесса. Полные законы сохранения выглядят так:

$$\begin{gathered}E_n=E_p+E_e+E_\bar{n}\\\mathbf{p}_n=\mathbf{p}_p+\mathbf{p}_e+\mathbf{p}_\bar{n}\end{gathered}$$

и перенеся протон в левую часть, можно выделить в явном виде энергию и импульс $W$-бозона:

$$\begin{gathered}E_n-E_p=E_W=E_e+E_\bar{n}\\\mathbf{p}_n-\mathbf{p}_p=\mathbf{p}_W=\mathbf{p}_e+\mathbf{p}_\bar{n}\end{gathered}$$

В итоге, энергия и импульс "текут" по линиям диаграммы Фейнмана, сохраняясь в узлах.

-- 29.08.2014 15:01:32 --

Zmey_Petrov в сообщении #901651 писал(а):

Если W-бозон совсем виртуальный, то он не может передать никакую энергию реальному электрону, поскольку обязан вернуть всю занятую из физического вакуума(проще говоря - ниоткуда) энергию туда где взял, согласно соотношению неопределённостей.

Не происходит никакого "занятия энергии", тем более "у физического вакуума".

[Zmey_Petrov]

Munin в сообщении #901655 писал(а):

Реальный-виртуальный - это дискретная характеристика.
А энергия и импульс меняются непрерывно. У $W$-бозона есть ненулевые энергия и импульс, и они переходят к паре частиц электрон и антинейтрино.

Т.е. виртуальный бозон может служить переносчиком реальной энергии/импульса? М.б. это вопрос больше терминологии, но этот бозон все таки тогда "не совсем виртуальный".

Да, а в масштабах слабого взаимодействия м.б. непрерывные процессы?

Цитата:

Не происходит никакого "занятия энергии", тем более "у физического вакуума".

А откуда тогда берутся и куда деваются потом виртуальные частицы?

[Munin]

Zmey_Petrov в сообщении #901662 писал(а):

Т.е. виртуальный бозон может служить переносчиком реальной энергии/импульса? М.б. это вопрос больше терминологии, но этот бозон все таки тогда "не совсем виртуальный".

Слово "виртуальный" в физике появилось давным-давно, задолго до изобретения "виртуальной реальности" и прочих использований этого слова в компьютерной технике. Так что оно вовсе не значит "не настоящий".

Zmey_Petrov в сообщении #901662 писал(а):

Да, а в масштабах слабого взаимодействия м.б. непрерывные процессы?

Что значит "непрерывные"?

Zmey_Petrov в сообщении #901662 писал(а):

А откуда тогда берутся и куда деваются потом виртуальные частицы?

Берутся - из других частиц, деваются - тоже в другие частицы.

Вы диаграммы Фейнмана хоть раз видели? Там виртуальные частицы - это промежуточные линии. Они всегда выходят из других линий, и заканчиваются тоже в других линиях.

[Zmey_Petrov]

Munin в сообщении #901692 писал(а):

Слово "виртуальный" в физике появилось давным-давно, задолго до изобретения "виртуальной реальности" и прочих использований этого слова в компьютерной технике. Так что оно вовсе не значит "не настоящий".

Т.е. W-бозон при бета-распаде - реальный?

Цитата:

Что значит "непрерывные"?

Это я вас хотел спросить.
Ну, скажу, как я понимаю - спектр энергий электронов при бета-распаде непрерывный.

Цитата:

Берутся - из других частиц, деваются - тоже в другие частицы.

Реальные частицы, заметим.

Цитата:

Вы диаграммы Фейнмана хоть раз видели?

Видел пару раз.

Цитата:

Там виртуальные частицы - это промежуточные линии. Они всегда выходят из других линий, и заканчиваются тоже в других линиях.

Потому они и виртуальные.
Мой вопрос в том - может ли виртуальная частица перенести реальные импульс/энергию?

-- 29.08.2014, 14:38 --

DimaM в сообщении #901654 писал(а):

Это какая-то ваша собственная терминология, отличная от общепринятой.

Простое следствие Закона Сохранения Энергии/Импульса в макромасштабе.

[Munin]

Zmey_Petrov в сообщении #901701 писал(а):

Т.е. W-бозон при бета-распаде - реальный?

В бытовом смысле слова - он "настоящий". "Всамделишный", "взаправдашний".

В физическом смысле слов "реальный" и "виртуальный" - он виртуальный.

Zmey_Petrov в сообщении #901701 писал(а):

Это я вас хотел спросить.
Ну, скажу, как я понимаю - спектр энергий электонов при бета-распаде непрерывный.

Я могу ответить, что непрерывностей может быть много разных.

Спектр энергий электронов при бета-распаде непрерывный. При этом, энергия подсистемы "электрон + антинейтрино" примерно одна и та же: она равна разности масс нейтрона и протона. Связано это с тем, что нейтрон и протон - гораздо массивнее, чем электрон и нейтрино.

В качестве упражнения: нарисуйте на плоскости два вектора, $(1000,0)$ - будет означать энергию-импульс нейтрона, и $(e,p)$ - будет означать энергию-импульс протона, причём $e^2-p^2=999^2.$ Конец второго вектора у вас будет лежать на гиперболе, которую и надо нарисовать. Чтобы рисунок не был слишком большой, возьмите окрестность точки $(1000,0),$ а остальное не рисуйте. Дальше, пусть электрон и антинейтрино безмассовы, это значит, что они образуют два вектора $(e_1,\pm e_1)$ и $(e_2,\pm e_2),$ направленные строго вверх. Три вектора должны в сумме давать один вектор нейтрона. Разберитесь, какие ограничения это накладывает на всевозможные значения энергии и импульса: протона, электрона и антинейтрино. (В реальности числа чуть-чуть другие, но по порядку величины похожие, и принцип тот же.)

Zmey_Petrov в сообщении #901701 писал(а):

Реальные частицы, заметим.

Не всегда. Это только на простейших диаграммах виртуальные частицы берутся из реальных, и уходят в реальные. А на более сложных диаграммах часто виртуальные частицы начинаются и/или заканчиваются на других виртуальных частицах. Причём это бывает даже на древесном уровне (и наоборот, есть диаграммы с петлями, этим свойством не обладающие).

Zmey_Petrov в сообщении #901701 писал(а):

Видел пару раз.

Ну вот вам надо подробней разобраться, что это такое.

Предлагаю такой двухступенчатый "ускоренный" курс:
1. Фейнман. КЭД: странная теория света и вещества. (Популярная книга)
2. Хелзен, Мартин. Кварки и лептоны. (Серьёзный учебник, промежуточный между экспериментальными и теоретическими.)
Обе очень хорошо и доходчиво написаны.

Zmey_Petrov в сообщении #901701 писал(а):

Потому они и виртуальные.
Мой вопрос в том - может ли виртуальная частица перенести реальные импульс/энергию?

Да, я вам уже сказал, именно это она и делает.

Кстати, она ещё и спин переносит, заряд, цвет, аромат...