Identifique as quantidades conservadas nos processos a seguir.
(a) Xi^- Lambda^0+mu^-+numu
(b) KS^0 2 pi^0
(c) K^-+p Sigma^0+n
(d) Sigma^0 Lambda^0+gamma
(e) e^++e^- mu^++mu^-
(f) p+n barLambda^0+Sigma^-
(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.

Passo 2

Reação (a): Xi^-toLambda^0+mu^-+numu
Verificações:
  • Q: -1 = 0 + (-1) + 0. Conservada.
  • B: 1 = 1 + 0 + 0. Conservada.
  • 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.

Passo 5

Reação (d): Sigma^0toLambda^0+gamma
Verificações:
  • Q: 0=0+0. Conservada.
  • B: 1=1+0. Conservada.
  • Le,Lmu: todos zero. Conservados.
  • S: -1=-1+0. Conservado.
    Interação eletromagnética, tudo conservado.

Passo 6

Reação (e): e^++e^-tomu^++mu^-
Verificações:
  • Q: +1-1=0 e -1+1=0. Conservada.
  • B: todos têm B=0. Conservado.
  • Le: e^- +1, e^+ -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.

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