Desintegración de partículas

• Todos los hadrones conocidos son inestables, a excepción del protón (ver desintegración del protón). Por ejemplo, un neutrón libre se desintegra en un protón junto con un electrón y un antineutrino electrónico, con una vida media de aproximadamente 15 minutos.[1] Este proceso se denomina desintegración beta:

${\displaystyle n\to p+e^{-}+{\bar {\nu }}_{e}}$

• El electrón es una partícula estable, pero el resto de leptones cargados del modelo estándar —el muon y el tau, las «copias pesadas» del electrón— son inestables.

• El muon decae en un electrón junto con dos neutrinos, un antineutrino electrónico y un neutrino muónico, con una vida media de unas 2 millonésimas de segundo:

 ${\displaystyle \mu ^{-}\to e^{-}+\nu _{\mu }+{\bar {\nu }}_{e}}$

• El tau tiene una vida media de 3 billonésimas de segundo, y decae de múltiples formas. En la más habitual se producen dos piones y un neutrino tauónico:

 ${\displaystyle \tau ^{-}\to \pi ^{-}+\pi ^{0}+\nu _{\tau }}$

La desintegración de una partícula inestable es un proceso de Poisson, por lo que la probabilidad de que la partícula no se haya desintegrado al transcurrir un tiempo t se describe mediante una distribución exponencial,

${\displaystyle P(t)=\mathrm {e} ^{-t/(\gamma \tau )},}$

donde

${\displaystyle \gamma }$ es el factor de Lorentz de la partícula, ${\displaystyle \gamma ={\frac {1}{\sqrt {1-v^{2}/c^{2}}}}}$, que da cuenta de la dilatación temporal que sufre al desplazarse a una velocidad v, y

${\displaystyle \tau }$ es la vida media de la partícula en reposo.

La vida media establece la escala temporal en la que se produce la desintegración, y es característica de cada proceso. En física de partículas, la vida media de una desintegración está íntimamente relacionada con su anchura de desintegración, magnitud que se puede calcular mediante las herramientas de la mecánica cuántica.

• Particle listings. Extraído de Nakamura, K. et al. (2010). JPG 37. 075021. doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021., review del Particle Data Group en 2010.