Identifique as quantidades conservadas nos processos a seguir.
(a)
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g) Quais reações não acontecem? Por quê?
Passo 1
O enunciado pede para cada reação identificar quais quantidades quânticas são conservadas, dentre as principais: carga elétrica Q, número bariônico B, números leptônicos Le e Lmu, e o número de estranheza S (este conservado em interações forte e eletromagnética, mas pode mudar em interações fracas). Também vamos indicar se a reação é forte, eletromagnética ou fraca.
Le: todos os léptons desta reação são do tipo muônico, então Le=0to0. Conservado trivialmente.
Lmu: inicialmente 0; no final mu^- tem Lmu=+1 e numu tem Lmu=+1, total +2. Violado.
S: S(Xi^-)=-2, S(Lambda^0)=-1, léptons têm S=0, então De<a S=+1. Isto só poderia ocorrer via interação fraca, mas o principal problema é a violação de Lmu.
Conclusão: como viola o número leptônico muônico, não ocorre como escrita.
Passo 3
Reação (b): KS^0to 2pi^0
Verificações:
Q,B,Le,Lmu: todos nulos no início e no fim. Conservados.
S: +1to0. Muda em De<a S=1, característico de decaimento fraco de mésons estranhos.
Conclusão: ocorre via interação fraca, conservando tudo, exceto mudando S.
Passo 4
Reação (c): K^-+ptoSigma^0+n
Verificações:
Q: -1+1=0 e 0+0=0. Conservada.
B: 0+1=1 no inicial, mas Sigma^0 e n têm cada um B=1, total 2. Violado.
S: total inicial -1, final -1+0=-1, poderia ser forte, mas a violação de B impede a reação.
Conclusão: não ocorre pois viola B.
Le: e^- dá +1, e^+ dá -1, soma zero; no final não há léptons eletrônicos, soma zero. Conservado.
Lmu: no inicial zero; no final mu^- é +1, mu^+ é -1, soma zero. Conservado.
Interação eletromagnética via fóton virtual, tudo conservado.
Passo 7
Reação (f): bar p + n to barLambda^0 + Sigma^-
Verificações:
Q: -1+0=-1 e 0+(-1)=-1. Conservada.
B: -1+1=0 e -1+1=0. Conservada.
Le,Lmu: todos zero. Conservados.
S: no inicial 0; barLambda^0 tem S=+1, Sigma^- tem S=-1, soma zero. Conservado.
É uma reação forte de aniquilação bariônica.
Passo 8
Das sete reações, apenas (a) e (c) não ocorrem, pois (a) violava o número leptônico muônico e (c) violava o número bariônico.
Resposta
(a) Q, B conservados; Le trivial; violação de Lmu (não ocorre).
(b) Q, B, Le, Lmu conservados; De<a S=1 via fraca (ocorre fraca).
(c) Q conservada; violação de B (não ocorre).
(d) Q, B, Le, Lmu, S conservados; ocorre eletromagnética.
(e) Q, B, Le, Lmu conservados; ocorre eletromagnética.
(f) Q, B, Le, Lmu, S conservados; ocorre forte.
(g) Não ocorrem (a) e (c) pelas violações indicadas.
Física - Serway e Jewett - Física para cientistas e engenheiros - Vol 4 - 8ª Edição - Capítulo 12.Problemas - Ex. 22