Wie wird ein Elektron in einem Neutron "recycelt"?

Ein Proton besteht, so sagt man, aus 2 Up- und 1 Down-Quark, die in einem Meer virtueller Teilchen ertrunken sind:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

wenn ein Elektron eingefangen wird

dieser Prozess wandelt dabei ein Kernproton in ein Neutron um und bewirkt gleichzeitig die Emission eines Elektron-Neutrinos.

p  +  e−  →  n  +  ν
e

...und ein Neutron besteht aus 2 Down-Quarks und 1 Up-QuarkGeben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Können Sie einige Aspekte dieses "Prozesses" erläutern, die ich nirgendwo finden konnte?

  • 1) Was passiert mit dem Elektron? Wir wissen, dass es ein Elementarteilchen ist, das heißt, es hat keine innere Struktur und kann nur in ein Photon umgewandelt werden, wenn es mit einem Positron verbunden wird. Wird es zuerst in Energie umgewandelt? aber im Proton ist kein Positron vorhanden. Welche Schritte führen von 2u+1d+1e zu 2d+1d+v?

  • 2) Gibt es einen qualitativen Unterschied zwischen der Ladung eines Down-Quarks und der eines Elektrons? Kann aus zwei verschiedenen Arten von Teilchen elektrische Ladung entstehen oder ist ein d-Quark nur ein Elektron mit Ruhemasse = Energie = 1,2356 * 10 ^ 20 Hz / 3?

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Der Vorgang heißt Elektroneneinfang , und das Feynmann-Diagramm dafür lautet:

Elektroneneinfang

Das up-Quark sendet ein virtuelles W aus + Boson und verwandelt sich in ein Down-Quark. Das Elektron interagiert mit dem W + und wandelt sich in ein Elektron-Neutrino um.

Dies ist eine Wechselwirkung schwacher Kraft, und die schwache Kraft kann den Geschmack von Teilchen verändern, dh sie kann Quarks in ein Quark eines anderen Typs umwandeln und ebenso zwischen Leptonen und Neutrinos austauschen.

Teilchen können sich in andere Teilchen verwandeln, weil alle Teilchen in einem Quantenfeld angeregt werden . Zum Beispiel gibt es ein Elektronenquantenfeld, das die gesamte Raumzeit durchdringt. Wenn wir diesem Feld ein Energiequant hinzufügen, erscheint es als Elektron. Ebenso können wir dem Elektronenfeld ein Energiequant entziehen, wodurch ein Elektron verschwindet.

Ein Elektron kann sich in ein Elektron-Neutrino verwandeln, weil Energie vom Elektronenfeld auf das Neutrinofeld übertragen werden kann, wodurch ein Elektron verschwindet und ein Neutrino erscheint. Ebenso für den Up-to-Down-Quark-Wechsel.

Wir können die Emission von W+ auch durch Feldanregungen beschreiben, wie beim Elektron. Das Up-Quark ist eine Anregung im Up-Quark-Feld. Diese Anregung verschwindet und gibt ihre Energie an das Down-Quark-Feld ab, wo ein Down-Quark entsteht. Und auch das W+-Feld wird angeregt, um Ladung zu sparen.
Spüren Quarks in einem Nukleon das Coulombsche Gesetz? Außerdem ist das gleiche Gesetz zwischen benachbarten Protonen nicht etwas unausgeglichen: Ein Up-Quark stößt ein anderes ab und zieht ein Down an, nicht wahr? Die kugelförmigen äußeren elektrischen Felder sind nicht in alle Richtungen gleichförmig, oder?
@ user104: Quarks in einem Nukleon spüren alle drei Kräfte (plus Gravitation, nehme ich an). Die unausgeglichene Kraft, auf die Sie sich beziehen, ist die starke Kraft.

Sie können eher an alle Prozesse denken, an denen Elementarteilchen beteiligt sind, als an Prozesse, bei denen Größen, die als Ladungen bezeichnet werden, erhalten bleiben. Bei der schwachen Reaktion des Elektroneneinfangs liegen also zunächst Baryonenladungen vor 1 , elektrische Ladung 0 und Leptonladung 1 . Da schwache Wechselwirkungen bis hin zu kleinen Korrekturen diese Zahlen erhalten, muss auch der Endzustand durch diese Werte charakterisiert werden. Einer der möglichen Endzustände ist Neutron und Elektron-Neutrino. Mikroskopisch wird es durch die schwachen Wechselwirkungen von erklärt u Und D Quarks durch W Boson durch die Reaktion

u + e → v e + D

Wie wird ein Elektron in einem Neutron "recycelt"?
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