Der „W“ Fortgeschrittener Vector Boson und der Schwachkraftmechanismus
Original: http://home.earthlink.net/~johngowan/weakforce.html von John A. Gowan
(Leser, die mit den Partikeln in den folgenden Reaktionen nicht vertraut sind, sollten „The Particle Table“ konsultieren. Dieses Papier ist technisch orientiert als die meisten auf meiner Website und kann für den allgemeinen Leser von geringerem Interesse sein, in diesem Fall siehe das unten verlinkte „Leitfadenpapier“. Siehe auch: „Die schwache Kraft „Identität“ laden“.)
(Ich empfehle dem Leser, das „Vorwort“ oder den „Leitfaden“ zu diesem Papier zu konsultieren, das unter „Über die Papiere: Eine Einführung“ zu finden ist. – Abschnitt IV).
Inhaltsverzeichnis:
- Abstrakt
- Einführung
- „Singlets“
- Schwache Kraftreaktionen
- Leptonzerfälle
- Meson zerfällt
- Baryon zerfällt
- Postscript
- Alternative Wege für schwache Kraftreaktionen
- Links (siehe Origonal-Artikel)
Abstrakt
Die heute erzeugten Elementarteilchen müssen in jeder Hinsicht die gleichen sein wie die, die vor Äonen während des „Urknalls“ entstanden sind. Der Erhaltungsbedarf der Elementarteilcheninvarianz schränkt den Mechanismus der Erzeugung und Transformation von Schwachkraftteilchen ein. Schwache Krafttransformationen erzeugen primordiale symmetrische Energiezustände der Kraft-Vereinigungszeitalter „Urknall“ (im Falle des „W“, der elektroschwachen Kraft-Vereinigungszeit), um die unveränderliche Erzeugung und Transformation einzelner Elementarteilchen zu erreichen.
Einführung
Der „W“ Intermediate Vector Boson (IVB) ist die „Black Box“ sowie das „Arbeitspferd“ der schwachen Kraft. Das W vermittelt Transformationen der „Identitätsladung“ (auch bekannt als „Zahl“ oder „Geschmacksladung“) zwischen den Quarks und Leptonen, insbesondere deren Entstehung und Zerstörung als „Singlets“, d.h. wenn sie nicht mit Antimateriepartnern gekoppelt sind. Die Transformation, Erschaffung und Zerstörung einzelner Elementarteilchen ist die ausschließliche Provinz der schwachen Kraft und die Grundlage dafür.
Das W ist sehr massiv – etwa 80 mal schwerer als ein Proton. Da die große Massenenergie des W innerhalb der Heisenbergzeitbegrenzung für virtuelle Teilchen ausgeliehen werden muss, sind die vom W vermittelten Zerfälle sowohl sehr kurz als auch sehr langsam – Teilchen müssen eine (relativ) lange Zeit warten, bis eine so große Energiemenge als Quantenschwankung innerhalb der zeitlichen Grenzen des Heisenberg „Virtual Reality Intervalls“ verfügbar wird. Der Zerfall der schwachen Kraft ist jedoch nur im Vergleich zu anderen Kernprozessen langsam. Typischerweise liegt die Lebensdauer von Partikeln, die schwache Reaktionen durchlaufen, bei etwa 10(-10) Sekunden (eine 10-Milliardstel-Sekunde oder eine Zehntel-Nanosekunde), aber das kann dennoch zehn Milliarden Mal (oder mehr) länger sein als typische Kernreaktionen mit starker Kraft. Da das W so viele verschiedene Arten von Reaktionen vermittelt, die den Zerfall von Baryonen, Mesonen und Leptonen mit der Produktion so vieler verschiedener Produkte wie Photonen, Neutrinos, Leptonen, Quarks, Mesonen und Baryonen beinhalten, muss man sich fragen, welche Art von Transformationsmechanismus innerhalb der „Black Box“, dem „W“ IVB des „Standardmodells“, funktioniert.
In diesem Beitrag schlage ich einen sehr einfachen Mechanismus vor, um die vielfältigen Transformationen und Produkte der „W“ IVB zu erklären. Ich beginne mit einer Annahme über die Natur des W selbst, einer Spekulation über den Ursprung seiner großen Masse. Diese Masse kann nicht von Quarks abgeleitet werden, der Quelle der Masse in gewöhnlichen Kernteilchen. Ich schlage vor, dass das W und die andere schwache Kraft „Intermediate Vector Bosons“ (IVBs) (das „Z“ und das hypothetische „X“) „metrische“ Partikel sind, die einfach aus einer sehr dichten Raumzeitmetrik bestehen, ähnlich der Raumzeit des sehr frühen, energiegeladenen Universums in den ersten Mikromomenten des Urknalls – ähnlich der Energiedichte der ursprünglichen Umgebung, in der diese Transformationen zuerst auftraten – der „elektroschwachen“ Kraftvereinigungsära. Die riesige Masse der IVBs ist auf die Bindungsenergie zurückzuführen, die benötigt wird, um die Metrik der Raumzeit in diesen besonders dichten und schweren Formen zu komprimieren, vielleicht zusammenzurollen und aufrechtzuerhalten. Tatsächlich bildet die „W“ IVB-Masse die Energiedichte des primordialen, symmetrischen, elektroschwachen Kraft-Vereinigungs-Energiezustands nach. Dies ist das wesentliche Geheimnis der Fähigkeit des W, elementare Partikeltransformationen zu bewirken, denn innerhalb dieses symmetrischen Energiezustandes der vereinheitlichten elektroschwachen Kraft sind Lepton-Lepton- und Quarkquark-Transformationen einfach der normale Verlauf der Ereignisse – als Lepton- oder Quarkidentitäten auf „Spezies“-Ebene werden in kollektive Identitäten auf „Genus“-Ebene integriert (alle Leptonen werden gleichwertig, alle Quarks werden gleichwertig).
Der eigentliche Transformationsmechanismus sieht wie folgt aus: Ein IVB „metrisches Teilchen“, ein Mediator oder ein Katalysator funktioniert, indem er ein zur Transformation reifes Teilchen (im Folgenden „Mutterteilchen“ genannt) verschlingt und mit einem oder mehreren geeigneten Partikel-Antiteilchen-Paaren kombiniert, letztere aus den unendlich vielfältigen Ressourcen des virtuellen Teilchens „Meer“ von Dirac/Heisenberg, den Quantenschwankungen des Vakuums, gewonnen. (Das Vakuum wird durch die Anwesenheit des „übergeordneten“ Partikels polarisiert, was die Herstellung geeigneter Partikel-Antiteilchen-Paare erleichtert.) Das W arbeitet seine Transformationen einfach aufgrund seiner dichten (und vielleicht gewundenen) Metrik. Die dichte Metrik bringt die Partikel so nahe zusammen, dass sie schnell und auf eine Weise miteinander reagieren können, die unmöglich ist, wenn sie durch gewöhnliche Entfernungen getrennt sind. Insbesondere können Partikel Ladungen, Spin, Impuls und Energie austauschen, ohne die Erhaltungsgesetze zu verletzen (oder gar zu bedrohen), da sie intimer Nähe (vielleicht im Wesentlichen „berührend“) in der Umarmung der dichten Metrik der IVB liegen. Die massiven IVBs bieten ein „Conservation Containment“ oder „Safe House“, in dem Ladung und Energie aus nächster Nähe zwischen „realen“ und virtuellen Teilchen übertragen werden können. Das W fungiert lediglich als „metrischer Katalysator“, während das virtuelle Quant „Meer“ die Vielfalt der Reaktanden bereitstellt.
Die Hauptaufgabe der IVBs besteht daher darin, eine Brücke zwischen realen Partikeln und dem virtuellen Partikel „Meer“ des Vakuums zu schlagen; die IVBs stellen somit alle elektrischen, zahlenmäßigen, farblichen und geschmacklichen Ladungen (und Spin) des virtuellen Partikels „Meer“ zur Verfügung, so dass „echte“ (zeitliche) Partikel sie nutzen können, um Transformationen und Zerfälle durchzuführen und sich zu materialisieren und zu dematerialisieren, wie es die Erhaltung erfordert. Es ist die Fähigkeit der IVBs, das virtuelle Teilchen „Meer“ zu kontaktieren und zu materialisieren, das ihr Unterscheidungsmerkmal ist und das ihre einzigartige Masse und Struktur erfordert. Da die realen und virtuellen Partikel von heute einst alle Teil desselben ursprünglichen Hochenergiepartikels „Meer“ waren, scheinen die IVBs die manifesten und unmanifesten Teile des ursprünglichen „Meeres“ einfach wieder zu verbinden, indem sie die dichte Metrik, in der beide geboren wurden, rekonstruieren.
Die Interpretation der IVB-Funktion „W“ ist eine rein mechanistische Perspektive. Es wird ergänzt durch eine vielleicht theoretisch befriedigendere Interpretation in Bezug auf Kraft-Vereinigungs-Energieniveaus und Symmetriezustände. In diesem Zusammenhang kann die IVB-Masse als Rekonstruktion des ursprünglichen Symmetriezustands der Kraft-Vereinigung (das „elektroschwache“ Energieniveau der Kraft-Vereinigung) angesehen werden, bei dem die fraglichen Transformationen ursprünglich stattgefunden haben (während des „Urknalls“) – einfach als der normale Verlauf der Ereignisse, der für ein bestimmtes Kraft-Vereinigungsregime typisch ist (siehe die Tabelle am Ende dieses Papiers).
Selbst die überraschend große Masse des Top-Quarks (ca. 170 GEV) ist für den hier vorgeschlagenen Transformationsmechanismus kein Problem. Das „W“ IVB erzeugt in keiner Reaktion das „übergeordnete“ Partikel. Das übergeordnete Partikel wird immer von der Umgebung bereitgestellt; nur die Masse des reaktiven Partikel-Antipartikelpaares muss von der IVB bereitgestellt werden. Beim Zerfall des oberen Quarks ist das vermittelnde virtuelle Paar (höchstens) ein unteres Antibottom-Meson; da die untere Quark-Masse nur etwa 4 GEV beträgt, wird dieses Meson von dem 80 GEV „W“ leicht produziert.
Schwache Krafterzeugung von „Singlets“.
Soweit Ladungs- und Masseninvarianz ein kritisches Thema für Ladung, Symmetrie und Energieerhaltung ist, muss auch der Mechanismus der elementaren Ladungsträgertransformationen (Transformationen von Quarks und Leptonen) sein. Die Rolle der schwachen Kraft und der massiven IVBs besteht darin, sicherzustellen, dass Ladungsinvarianz, Ladungserhaltung und Energieerhaltung bei jeder Umwandlung von Elementarteilchenladung, Masse und/oder Spin genauestens eingehalten werden. Naturschutz verlangt, dass die heute oder morgen entstandenen Elementarteilchen in jeder Hinsicht genau die gleichen sind wie die gestern oder im „Urknall“. Dies ist die konservatorische Herausforderung für die schwache Kraft bei der Bildung von „Singlets“ (Elementarteilchen der Materie, die nicht mit Antimateriepartnern gepaart sind) und der Grund für die große Masse und die Besonderheiten der IVBs (und des skalaren Higgs-Bosons). (CERN gab die Entdeckung des 126 GEV Higgs-Bosons am 4. Juli 2012 bekannt. Siehst du: Wissenschaft 13. Juli 2012 Seite 141; siehe auch: Scientific American Oct., 2012 Seiten 68-73.)
Das bedeutendste Merkmal der massiven IVBs ist, dass sie die ursprünglichen Bedingungen der energiegeladenen Urmetrik nachbilden, in der die Partikel erstmals während der frühen Mikromomente des „Urknalls“ erzeugt und umgewandelt wurden. Diese Zusammenfassung eines bestimmten Symmetriezustands oder Kraftvereinigungsregimes (die „elektroschwache“ Kraftvereinigungsära, im Falle des „W“ IVB) stellt sicher, dass die ursprünglichen und unveränderlichen Werte von Ladung, Masse, Spin und Energie an eine neue Generation von Elementarteilchen weitergegeben werden. Die IVB-Masse bietet nicht nur ein „Conservation Containment“, in dem Ladungs- und Energieübertragungen sicher stattfinden können, sondern stellt gleichzeitig sicher, dass die entsprechenden alternativen Ladungsträger (Leptonen, Mesonen, Neutrinos) vorhanden sind, um die erforderlichen Transformationen durchzuführen. Die Rolle des Higgs-Bosons in diesem Prozess besteht darin, die IVBs auf das richtige Energieniveau oder die richtige Masse zu messen oder zu skalieren, so dass sie Teil eines spezifischen Kraft-Vereinigungsregimes werden, in dem die von ihnen durchgeführten Transformationen stattfinden: 1) eine natürliche Eigenschaft des Symmetriezustands; 2) invariant in ihrer Ausgabe. Die IVBs sind notwendig, um die Transformationen tatsächlich durchzuführen; die Higgs sind notwendig, um die richtige IVB „Familie“ auszuwählen (es gibt wahrscheinlich drei) und die Invarianz ihres Produkts sicherzustellen. Transformationen der „Arten“-Identität innerhalb einer bestimmten „Gattung“ lassen sich leicht durchführen, da alle Arten gleichwertig sind. Weil die Higgs und IVBs diese „generische“ Ebene der Teilchensymmetrie und Krafteinheit wiederherstellen, können die schwachen Krafttransformationen so einfach durchgeführt werden.
Es besteht ein entscheidender Unterschied zwischen der elektromagnetischen (oder starken) Krafterzeugung von Partikeln durch Partikel-Antipartikelbildung und der schwachen Krafterzeugung von „Singlets“ oder der Umwandlung bestehender Partikel in andere elementare Formen. Im Falle der elektromagnetischen „Paarbildung“ steht außer Frage, dass sich beide Partner für eine spätere Vernichtungsreaktion eignen und die Symmetrie erhalten (da sie gegeneinander referenziert und an universellen physikalischen und metrischen Konstanten wie c, e und h gemessen oder skaliert werden). Bei der schwachen Krafterzeugung von „Singlets“ oder der Transformation eines vorhandenen Elementarteilchens in eine andere Elementarform müssen jedoch „alternative Ladungsträger“ zum Ausgleich der Ladungen verwendet werden, da die Verwendung tatsächlicher Antiteilchen zu diesem Zweck nur Vernichtungsreaktionen hervorrufen würde. Aber wie kann die schwache Kraft gewährleisten, dass der alternative Ladungsträger – der ein Meson, ein Neutrino oder ein massives Lepton sein kann – die richtige Ladung in Art und Größe hat, um die Symmetrie in einer zukünftigen Reaktion mit einem unbekannten Partner, der nicht sein Antiteilchen ist, auszugleichen und zu erhalten? Darüber hinaus sind Quark-Gebühren sowohl teilweise als auch versteckt (weil sie „begrenzt“ sind), und Zahlengebühre der massiven Leptonen und Baryonen sind ebenfalls versteckt (weil sie „implizit“ sind, um das Thema Paritätserhaltung zu diskutieren). Weder Farbe noch Zahlenladung haben eine weiträumige Projektion (wie das Magnetfeld der elektrischen Ladung), um einem potenziellen Reaktionspartner seinen relativen Energiezustand anzuzeigen.
Energieeinsparung in Kombination mit Ladungs- und Symmetrieerhaltung, versteckten Ladungen und alternativen Ladungsträgern stellen eine einzigartige Herausforderung für die schwache Kraftumwandlung und/oder die Erzeugung elementarer, „singlet“ Partikel dar. Und das heißt nichts über Probleme wie Relativbewegung, Entropie, den Lauf der Zeit oder die Expansion des Universums – alles Faktoren, die die Invarianz der physikalischen Parameter von Elementarteilchen, die von der schwachen Kraft zu jeder Zeit und an jedem Ort nach ihrer ursprünglichen Entstehung im „Urknall“ produziert oder transformiert werden, beeinflussen könnten. Das wäre kein Problem, wenn während des „Urknalls“ nur einmal und nie wieder Elementarteilchen entstehen würden. Allerdings werden heute noch Elementarteilchen produziert (Leptonen, Neutrinos, Mesonen, Quarks), die sich nicht von den vor fast 14 Milliarden Jahren geschaffenen Originalen unterscheiden müssen.
Alle diese Erhaltungsprobleme werden durch eine Rückkehr zu den ursprünglichen „Urknall“-Bedingungen, unter denen diese Partikel und Transformationen zuerst entstanden sind, gelöst oder umgangen, so wie wir zurückkehren und uns an das Bureau of Standards wenden, wenn wir unsere Instrumente neu kalibrieren müssen. Die Notwendigkeit von Ladungs- und Masseninvarianz im Dienste der Symmetrie und Energieeinsparung bietet daher eine plausible Erklärung für die ansonsten rätselhaft große Masse der schwachen Kraft IVBs. Die IVB-Masse dient der Wiederherstellung der ursprünglichen Umgebungsbedingungen – metrisch und energetisch, Partikel und Ladung -, in denen die Reaktionen, die sie jetzt vermitteln, stattgefunden haben, um Ladungs- und Masseninvarianz, Symmetrie und Energieerhaltung sicherzustellen, unabhängig von der Art der Elementarteilchen, des alternativen Ladungsträgers oder der Transformation. Zwischen der theoretischen „Originalmetrik“ und den mechanischen „Safe House“-Erklärungen für die riesige IVB-Masse gibt es kaum einen praktischen Unterschied; ein Effekt ist kaum vom anderen zu unterscheiden, und beide können notwendig sein, um den Transformationsprozess angemessen zu erklären. Schließlich stellen wir fest, dass die Masse eines Teilchens nicht von der entropischen Ausdehnung des Kosmos beeinflusst wird und leicht quantisiert werden kann – daher ist der massive schwache Kraftmechanismus (Higgs, IVBs) eine natürliche Wahl, um die konservierten Parameter der Elementarteilchen über die Lebensdauer des Universums hinweg unverändert zu halten. (Siehe auch: Der Higgs-Boson und die Weak Force IVBs.)
Warum das Z schwerer ist als das W, schlage ich vor, weil das W, innerhalb des symmetrischen Energiezustandes, den die IVBs erzeugen, nur die Quarks und massiven Leptonen aufnehmen muss (da nur sie elektrische Ladungen tragen), aber das Z muss zusätzlich die Neutrinos berücksichtigen. Da bei allen Quarks und Leptonen eine z-neutrale elastische Streuung auftreten kann, ist die Menge der Partikel „unter dem Flügel des Z“ sozusagen größer als die der W’s und benötigt daher mehr Energie, um aus dem Vakuum zu zaubern. Es gibt einfach mehr Möglichkeiten für neutrale Interaktionen als für geladene Interaktionen, und deshalb ist der ursprüngliche elektroschwache, einheitlich kraftvolle, symmetrische Energiezustand, den das Z nachbildet, größer und integrativer (in Bezug auf die Mitgliedschaft) als derjenige, der durch das W geschaffen wird. Da die Rolle der massiven IVBs ausdrücklich darin besteht, die genaue Replikation einzelner Elementarteilchen zu gewährleisten, können wir vermuten, dass das Neutrino, das aus einem scheinbar bescheidenen, z-neutralen Streuprozess hervorgeht, nicht das gleiche „Individuum“ ist, das in die Interaktion eingetreten ist, obwohl beide vom gleichen „Geschmack“ sind. Dies verdeutlicht die Tatsache, dass die Natur erhebliche Anstrengungen unternimmt, um die Integrität und den Wert der „Identitätsladung“ der Neutrinos zu schützen, die eine vollständige 91 Gev Z-neutrale Interaktion auch bei einem scheinbar einfachen Streuereignis erfordert.
Es ist die Rolle der schwachen Kraft, einzelne Elementarteilchen zu produzieren, aber mit einer strengen Qualifikation: Jedes Elementarteilchen, das jemals vom Anfang des Universums (und weiter in seine Zukunft) produziert wurde, muss genau so sein wie seine Gefährten innerhalb des Typs (alle Elektronen müssen identisch sein, ebenso das Myon und Tau). Wir haben gesehen, dass das Neutrino in diesem Prozess eine Rolle zu spielen hat, indem es die Bildung eines einzelnen Elektrons (zum Beispiel) in Abwesenheit eines Positrons (Anti-Elektronen) ermöglicht und in der Tat bescheinigt, dass jedes neu geschaffene Elektron in jeder Hinsicht der Originalartikel ist. Aber der eigentliche Mechanismus der Herstellung sind die riesigen massiven IVBs (81 Protonenmassen) auch für das winzige Elektron, das etwa 1/2000 eines Protons wiegt. Warum ist dieser riesige „Overkill“ an Energie während des Schöpfungsprozesses notwendig? Denn der einzige Weg, die energetischen Auswirkungen der Entropie eines sich ständig ausdehnenden und abkühlenden Universums auf die Herstellung identischer Elementarteilchen im Laufe der Zeit zu umgehen, ist die Rückkehr zur ursprünglichen ursprünglichen ursprünglichen primordialen Energiedichte und Schaffensphase des Urknalls, in dem diese Teilchen zum ersten Mal gebildet wurden – jedes Elementarteilchen sozusagen in der Originalform geschmiedet. Jede schwache Krafttransformation mit einem IVB ist daher eine Nachbildung einer bestimmten Energiedichte des Urknalls, allerdings im Kleinformat. Nur durch solche extremen Maßnahmen ist die genaue Ähnlichkeit jedes Elektrons (Vergangenheit, Gegenwart und Zukunft) gewährleistet, und nur diese erhalten das „Echtheitszertifikat“ der Neutrinos.
Die von den „W“ IVBs erzeugte Energiedichte ist die der elektroschwachen Vereinheitlichungsenergiedichte, und alle Leptonen und Mesonen des „Standardmodells“ (der alternativen Ladungsträger) können auf dieser Energieebene originalgetreu reproduziert werden. Daher sehen wir, dass die „alternativen Ladungsträger“ (Leptonen und Mesonen) sowohl in der funktionalen Hierarchie des Kosmos, wo sie als Katalysatoren fungieren, die die Entstehung, Zerstörung und Transformation einzelner Elementarteilchen erleichtern, als auch in der Hierarchie der kosmischen Kraft-Vereinigungs-Energieebenen (die elektroschwache Kraft-Vereinigungs-Energieebene der „W“ und „Z“ IVBs) einen besonderen Platz einnehmen. Baryonen können auf dieser Energieebene nicht erschaffen oder zerstört werden, aber ihr Quarkgehalt kann (über Mesonen) umgewandelt werden. Die Erschaffung bzw. Zerstörung der Baryonen selbst erfordert das nächsthöhere Energieniveau der „Grand Unified Theory“ und des supermassiven „X“ IVB (Vereinigung der elektroschwachen und starken Kräfte und Zulassung von Lepton-Quark-Transformationen). Die Kraft-Vereinigungsebenen selbst definieren spezifische Energiedichten, bei denen Elementarteilchen unterschiedlicher Art erzeugt oder zerstört werden können: 1) Leptonen/Mesonen auf der elektroschwachen (EW) Energieebene; 2) Baryonen/Hyperonen auf der Energieebene der „Grand Unified Theory“ (GUT); 3) Leptoquarks auf der Energieebene der „Theory of Everything“ (TOE).
Man kann sich die IVBs als „Wurmlöcher“ zu einem jüngeren, heißeren Universum vorstellen, die unser bodenständiges kaltes elektromagnetisches Universum mit dem Universum verbinden, wie es nur wenige Mikrosekunden nach dem „Urknall“ existierte. Was durch das „IVB-Wurmloch“ kommt, ist ein einzelnes Elementarteilchen, das in der ursprünglichen Schmiede und Schimmelpilze der elektroschwachen Ära von vor langer Zeit neu geprägt wurde und somit mit jedem Elementarteilchen (seiner Art) identisch ist, das jemals geschaffen wurde oder jemals geschaffen werden wird. Die „Wurmloch“-Verbindung umgeht effektiv die energetische Entropie der Äonen der kosmischen Ausdehnung, die sonst die genaue Replikation einzelner Elementarteilchen unmöglich machen würden. Nach ein wenig Überlegung wird deutlich, dass dies die einzige Methode ist, die zuverlässig funktionieren kann. Es ist diese „Wurmloch“-Verbindung zwischen unserem elektromagnetischen Grundzustand und dem primordialen elektroschwachen Universum, die die alternativen Ladungsträger (Leptonen und Mesonen), die im elektroschwachen symmetrischen Energiezustand gehalten werden, befreit, um (in unserem Grundzustand) ihre notwendige Arbeit der Transformation, Erschaffung und Zerstörung einzelner Quarks und Leptonen zu tun, die es ermöglicht, dass Atommaterie existiert, die Sonne scheint und das informationsreiche Periodensystem der zu bauenden Elemente. Das Universum bleibt eine einzige verbundene Einheit – nicht nur im Raum, sondern auch in der Zeit und in der historischen Raumzeit – eine Verbindung, die für sein ordnungsgemäßes Funktionieren und seine Erhaltung unerlässlich ist.
Schwache Kraftreaktionen
Nachfolgend nenne ich alle wichtigen Beispiele für die Schwachstromreaktionen, wie sie in der „Stable Particle Table“ des 65. CRC Handbook of Chemistry and Physics festgehalten sind. Eine typische Art, eine schwache Reaktion zu schreiben, könnte wie folgt aussehen: Sie veranschaulicht den schwachen Zerfall eines negativen Pions (ud-), erzeugt ein negatives Myon (u-) und ein Antimuon-Neutrino (vu) (Antipartikel unterstrichen):
ud-(W-) —> vu + u-
Ich könnte diese Reaktion schreiben als:
ud-( )W- —> vu + u-
was darauf hindeutet, dass es in der leeren Klammer virtuelle Reaktanden gibt, die die Reaktion tatsächlich ermöglichen. Zum Beispiel:
ud-(u+ x u-)W- —> vu + u-
Hier zeige ich die „W“ IVB, die ein aus dem virtuellen Vakuum „Meer“ entnommenes Myon-Antimuon-Partikelpaar (u+ x u-) mit dem negativen Pion (ud-) verbindet, um die eigentliche Reaktion und ihre Produkte zu erzeugen. In diesem Beispiel heben sich die elektrischen Ladungen von Antimuon und Pione gegenseitig auf und setzen das Neutrino des Antimuons frei. Die ursprüngliche elektrische Ladung des Pions wird im Reaktionsprodukt durch das Myon konserviert; die U- und D-Quarks des Pions unterliegen einer Materie-Antimaterie-Vernichtung, die möglich ist, weil ihre elektrische Ladung, ihr Impuls und ihre Restenergie durch ihre unmittelbare Nähe innerhalb der metrischen Einschließung des „W“ auf die Produktpartikel übertragen werden können (einzelne Quarkaromen werden nicht streng konserviert).
Alle nachfolgend aufgeführten Reaktionen und deren Produkte (im Wesentlichen alle gängigen Zerfälle schwacher Kräfte) können erzeugt werden, indem man ein entsprechend gewähltes Partikel-Antiteilchen-Paar (manchmal zwei) in die Klammern zwischen dem reagierenden Partikel und dem „W“ setzt. Da das Hinzufügen eines Partikel-Antiteilchen-Paares (oder zwei) zu einer Reaktion wie das Hinzufügen von Null zu einer mathematischen Gleichung ist, ist es keine Überraschung, dass es in jedem Fall funktioniert. Dennoch halte ich dieses Ergebnis nicht für trivial. Zumindest gibt es uns damit einen plausiblen, spezifischen Mechanismus und Reaktionsweg und nicht die „Black Box“, wie uns das „W“ jetzt erscheint. Darüber hinaus ist zu beachten, dass im Baryonzerfall immer ein bestimmtes Meson notwendig ist, um einen bestimmten Quarkaroma im zu transformierenden Baryon zu vernichten und zu liefern. Das Antiteilchen dieses spezifischen Mesons erscheint immer unter den Produktteilchen, was darauf hindeutet, dass der vorgeschlagene Mechanismus tatsächlich der eigentliche Weg ist. Aus dieser Beobachtung leiten wir den zweistufigen „beta“-Zerfall des Neutrons ab, der die enorme Lebensdauer dieses Teilchens erklärt. Während diese Beobachtung immer für Baryonen gilt, gilt sie nur manchmal für die Zerfallspfade der Mesonen selbst, denn bei Mesonen handelt es sich um Partikel-Antiteilchen-Paare, die sich schließlich gegenseitig vernichten können, unabhängig von Unterschieden in den Aromen ihrer Quarks.
Da Mesonen die einzigen alternativen Ladungsträger sind, die die Teilladungen von Quarks tragen können, sind Mesonen sowohl für schwache als auch für starke Krafttransformationen von Baryonen und Quarkaromen von Bedeutung. In der starken Kraft dienen Mesonen als „Yukawa“-Feld von Austauschpartikeln, die Protonen und Neutronen („Nukleonen“) zu zusammengesetzten Atomkernen binden. Diese seit langem anerkannte (seit 1934) starke Kraftmesonrolle verleiht der schwachen Kraftmesonrolle, die in diesem Papier angenommen wird, Glaubwürdigkeit. (Siehe: „The Strong Force: Two Expressions“.)
Beim Lesen der folgenden Reaktionen ist zu beachten, dass typischerweise das erste Element des Partikel-Antiteilchen-Paares mit dem „übergeordneten“ Element außerhalb der Klammern reagiert, während das zweite Element des Paares normalerweise direkt zum Produkt geht, ohne betroffen zu sein. Einige wenige Reaktionen haben drei oder vier Komponenten und anscheinend zwei Schritte, aber keine ist besonders kompliziert. Die bei der Umwandlung des „übergeordneten“ Teilchens in ein geringeres Massenprodukt (E = mcc) freigesetzte Energie wird zur Manifestation virtueller Teilchen genutzt und erscheint in den Reaktionsprodukten als Ruhemasse, Impuls und/oder freie Energie (Photonen).
In der Quantenmechanik wird davon ausgegangen, dass ein Prozess stattfindet, es sei denn, ein Prozess ist durch ein physikalisches Erhaltungsgesetz ausdrücklich verboten. Sofern die Teilnahme virtueller Partikel-Antiteilchen-Paare an Partikelzerfällen aus irgendeinem Grund verboten ist, sollten die nachfolgend beschriebenen Reaktionen zumindest zum größten Teil in der Natur stattfinden. Die einzige Frage wäre der Prozentsatz des gesamten Weges, den sie darstellen, in Fällen (falls vorhanden), in denen einfachere, alternative oder mehrere Zerfallspfade existieren.
Leptonzerfälle
Ich gehe in diesen Reaktionen davon aus, dass Quarks nur mit Antiquarks vernichtet werden, und Leptonen nur mit Antileptons. Im Falle eines Tau-Zerfalls, der einen negativen Pion erzeugt (wie in Reaktion 2c unten), heben sich die elektrischen Ladungen des Tau und des positiven Pions auf, so dass sich die Quarks des positiven Pions selbst anihilisieren können und gleichzeitig das Tau-Neutrino freigesetzt wird. Der erhebliche Massenunterschied zwischen dem „Eltern“-Tau und dem Produkt-Pion liefert die Energie, um den verbleibenden negativen Pion des virtuellen Paares zu materialisieren.
(u = Myon, t = Tau, v = Neutrino, y = Photon)
(Antiteilchen unterstrichen; Lebensdauer in Sekunden (mit Exponenten in Klammern); Masse in MeV)
(alle Reaktionsprodukte, Prozentsätze, Lebensdauern und Massen sind wie im 65. CRC-Handbuch, Stabilpartikel-Tabelle Seiten F214 – 220 beschrieben).
1) Myon: u-, u+; Masse 105,7, Lebensdauer 2,2×10(-6) = 0,0000022 sec.
In a) und b) vernichten Myonen und Positronen (e+), heben die elektrische Ladung auf und setzen beide Neutrinos frei. Die Massenenergie des Myons materialisiert das Elektron als verbleibendes Element der virtuellen Positronen x Elektronenpaare und spart so elektrische Ladung. Die Ladung des W ist immer die gleiche wie die des „verwaisten“ oder Produktmitglieds des Partikel-Antiteilchen-Paares.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Myonen-Neutrino, Positronen-Neutrino, Elektron (98,6%):
u-[ e+ x e- ]W- —> vu + ve + ve + e-
b) Myonen-Neutrino, Positronen-Neutrino, Elektron, Photon (1,4%):
u-[ e+ x e- ]W- —> vu + ve + e- + y
2) tau: t-, t+; Masse 1784.2, Lebensdauer 4,6×10(-13)
In a) und b) vernichtet Tau mit Antimuon oder Positron und setzt Neutrinos frei. Die Massenenergie des Tau materialisiert das Myon oder Elektron aus den virtuellen Teilchen x Antiteilchenpaaren und spart so elektrische Ladung.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Tau-Neutrino, Myon-Antineutrino, Myon (18,5%):
t-[ u+ x u- ]W- —> vt + vu + vu + u-
b) Tau-Neutrino, Positron-Neutrino, Elektron (16,2%):
t-[ e+ x e- ]W- —> vt + ve + ve + e-
In c) und d) heben Tau und Positiv-Pion elektrische Ladungen auf, geben das Tau-Neutrino frei und lassen den/die positiven Pion(en) sich selbst anihilisieren. Die Massenenergie des Tau materialisiert die verbleibenden negativen Pione(s) aus den virtuellen Partikel x Antiteilchenpaaren und spart so elektrische Ladung.
c) Hadron-, Neutrino, (37%) ähnlich wie:
t-[ ud+ x ud- ]W- —> vt + ud-
d) 3 Hadronen+-, Neutrino, (28,4%) ähnlich:
t-[ (ud+ x ud- )( ud+ x ud-) ]W- —> vt + ud- + (ud+ x ud-)
Meson zerfällt
(Quarkaromen und elektrische Ladungen: u, c, t = +2/3; d, s, b = -1/3; Ladungen in Antiteilchen umgekehrt)
3) pion: ud+, ud-; Masse 139,6, Lebensdauer 2,6×10(-8)
In a) und b) heben Pion/Moon die elektrische Ladung auf, geben das Neutrino des Myons frei und ermöglichen dem Pion die Selbstvernichtung. Die Vernichtungsenergie materialisiert das verbleibende Myon aus dem virtuellen Partikel x Antiteilchenpaar als Produkt und spart so elektrische Ladung.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Myonen-Neutrino, Antimyonen (100%):
ud+[ u- x u+ ]W+ —> vu + u+
b) Myon Antineutrino, Myon (100%):
ud-[ u+ x u- ]W- —> vu + u-
4) Kaon: us+, us-; Masse 493.7, Lebensdauer 1.2×10(-8)
In a), b) und c) heben Kaonen und Leptonen elektrische Ladungen auf, setzen Lepton-Neutrinos frei und lassen Kaonen sich selbst anihilisieren. Die Energie der Vernichtung materialisiert alle verbleibenden Leptonen und Pionen aus den virtuellen Teilchen x Antiteilchenpaaren und schont so die elektrische Ladung.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Antimuon-Neutrino, Myon (63,5%)
us-[ u+ x u- ]W- —> vu + u-
b) Antimuonen-Neutrino, Myon, neutraler Pione (3,2%):
us-[ (u+ x u-) x uu ]W- —> vu + u- + uu + uu
c) Positron-Neutrino, Elektron, neutraler Pion (4,8%):
us-[ (e+ x e-) x uu ]W- —> ve + e- + uu
Unter d), e) und f) vernichten sich Kaone und Pione gegenseitig. Die Energie der Vernichtung materialisiert alle verbleibenden virtuellen Pionen und Partikel x Antiteilchenpaare und spart so elektrische Ladung.
d) neutraler Pione, positiver Pione (21,2%):
us+[ (ud- x ud+) x uu ]W+ —> uu + ud+
e) 2 positive Pione, 1 negative Pione (5,6%):
us+[ (ud- x ud+) x (ud- x ud+) ]W+ —> ud+ + (ud- x ud+)
f) 1 positiver Pione, 2 neutrale Pione (1,7%):
us+[ (ud- x ud+) x (uu x uu) ]W+ —> ud+ + (uu x uu)
5) neutrale Kaonen: ds, sd; Masse 497,7, Lebensdauer „Short“: 0.9×10(-10)
„Kurze“ (bezogen auf die Lebensdauer) neutrale Kaons vernichten mit neutralen Pionen, materialisieren geladene oder neutrale Pionen aus den virtuellen Teilchen x Antiteilchenpaaren, die zur Aufnahme und Verteilung von Impulsen benötigt werden.
Prinzipale Zerfallsmodi ds oder ds („Short“):
a) positiver Pione, negativer Pione (68,6%):
ds oder ds[ dd x (ud- x ud+) ]W —> (ud- x ud+)
b) 2 neutrale Pione (31,4%):
ds oder ds[ dd x (dd x dd) ]W —> (dd x dd)
6) Lebensdauer „Lang“: 5×10(-8); („Lang“ ist eine Überlagerung von ds und ds)
In a) und b), „lang“ (bezogen auf die Lebensdauer), neutrales Kaon-Selbstannihilat, das geladene und neutrale Pionen aus den virtuellen Teilchen x Antiteilchenpaaren materialisiert, die für die Aufnahme und Verteilung von Impulsen notwendig sind. Der „lange“ Reaktionsweg ist komplexer als der „kurze“ Reaktionsweg; anscheinend anihilisiert sich die Überlagerung ds/ds selbst (warum nicht?), anstatt mit den virtuellen Pionen zu reagieren; dies dauert offensichtlich länger und erfordert mehr Partikel im Produkt, um den Impuls zu erhalten. Obwohl der virtuelle Partikel x Antiteilchenkomplex sowohl in der „kurzen“ als auch in der „langen“ Zerfallssequenz identisch ist, sind die Produkte unterschiedlich, weil der „kurze“ ein Mitglied seines virtuellen Komplexes vernichtet, während der „lange“ nicht. Beim Zerfall neutraler Partikel ist das Problem nicht so sehr die Ladungserhaltung, sondern die Impulserhaltung.
Prinzip der Zerfallsmodi ds/ds („Long“):
a) 3 neutrale Pione (21,5%):
ds/ds[ dd x (dd x dd) ]W —> dd + (dd + dd)
b) 2 geladene, 1 neutrale Pione (12,4%):
ds/ds[ dd x (ud+ x ud-) ]W —> dd + (ud+ x ud-)
In c) und d), „lange“ neutrale Kaonen selbstannihlieren, materialisieren Leptonen und geladene Pionen aus den virtuellen Teilchen x Antiteilchenpaaren. Der W-Komplex beinhaltet sowohl virtuelle Partikel-Antiteilchen-Paare aus Pion und Lepton; die positiven Leptonen reagieren mit einem negativen Pion, wie zuvor im Mesonzerfall 3b gezeigt. Alle Produkte helfen, Impulse aufzunehmen und zu verteilen.
c) geladener Pion, Antimuonneutrino, Myon (27,1%):
ds/ds[ (ud+ x ud-)(u+ x u-) ]W- —> ud+ + vu + u-
d) geladener Pion, Positron-Neutrino, Elektron (38,7%):
ds/ds[ (ud+ x ud-)(e+ x e-) ]W- —> ud+ + ve + ve + e-
Baryon zerfällt
Mesonen „kommen bei Baryonzerfällen „zur Geltung“, wo wir ihren großen Nutzen als Lieferanten von Quarkaromen und -farben entdecken, um Baryontransformationen zu erleichtern (eine Rolle, die sie auch bei der „Yukawa“-starken Kraft von zusammengesetzten Atomkernen und der Bildung von „Nukleonen“ spielen). Mesonen fungieren als alternative Träger von Farbladung und Quarkaroma, ebenso wie Leptonen (Elektronen und Neutrinos) als alternative Träger von elektrischer Ladung und Leptonzahl („Identität“), Funktionen, die es Baryonen ermöglichen, ihre Ladungen zu transformieren, zu konservieren, zu neutralisieren und zu löschen, ohne dass sie durch Antibaryonen zerstört werden.
7) Neutron: udd (neutral); Masse 939,6, Lebensdauer 9,25×10(2)
Der Neutronenzerfall ist sehr langsam (Halbwertszeit ca. 15 Minuten), sowohl weil es eine so kleine gebundene Energiedifferenz zwischen Reaktanden und Produkten gibt, als auch weil der Reaktionsweg komplex ist. Das d-Quark des virtuellen positiven Löwen vernichtet mit dem d-Quark im Neutron, ersetzt es durch ein up-Quark und erzeugt das Proton. In einer sekundären Reaktion durchlaufen der verbleibende negative Pione und ein Positron aus einem zweiten (leptonischen) virtuellen Paar einen typischen Zerfall des geladenen Pione, wobei die elektrische Ladung des anderen aufgehoben und das Neutrino des Positrons freigesetzt wird. Die Quarks d und u des negativen Pion vernichten sich einfach gegenseitig. Die Massendifferenz zwischen Neutron und Proton erzeugt gerade genug Energie, um das Elektron und das Positron-Neutrino zu materialisieren, indem sie die elektrische Ladung des Protons und die gesamte Lepton-„Zahl“ („Identität“) der Reaktion ausgleicht.
Prinzipielle Zerfallsprodukte („beta“-Zerfall):
a) Proton plus Positronen-Neutrino plus Elektron (100%):
udd[ (du+ x du-)(e+ x e-) ]W- —> udu+ + ve + ve + e-
8) Lambda: Staub (neutral); Masse 1115,6, Lebensdauer 2,6×10(-10)
Ein d-Quark des virtuellen positiven Mesons vernichtet mit dem s-Quark des Lambda und ersetzt ihn durch einen up-Quark in Reaktion a), wodurch ein Proton erzeugt wird, und ein d-Quark in Reaktion b), wodurch ein Neutron entsteht. Die Vernichtungsenergie materialisiert in beiden Fällen den verbleibenden virtuellen Löwen, wodurch Ladung und/oder Schwung erhalten bleiben. Diese Reaktion ist schneller als Reaktion 1), weil durch den Zerfall des schweren s-Quarks viel mehr Energie zur Verfügung steht und der Reaktionsweg einfacher ist.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Proton plus negativem Pion (64,2%):
Staub[ du+ x du- ]W- —> duu+ + du-
b) Neutron plus neutraler Pion (35,8%):
Staub[ dd x dd ]W —> dud x dd
9) Sigma: uus+; Masse 1189,4, Lebensdauer 0,8×10(-10)
In a) vernichtet ein d-Quark im virtuellen Löwen mit dem s-Quark des Sigmas, ersetzt ihn durch einen d-Quark, um ein Proton zu erzeugen, und materialisiert gleichzeitig den verbleibenden neutralen Löwen. In b) reagieren sowohl der negative als auch der neutrale Pion mit Sigma s- und u-Quarks und ersetzen sie durch d-Quarks (zuerst wird das Zwischenlambda uds gebildet, das dann mit dem neutralen Pion dd reagiert, um das Neutron udd zu erzeugen). Der verbleibende positive Pione wird materialisiert, um die elektrische Ladung auszugleichen. Sowohl in a) als auch in b) treibt die Massenenergiedifferenz zwischen s und d Quarks die Reaktion an.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Proton + neutraler Pion (51,6%):
uus+[ dd x dd ]W+ —> uud+ + + dd
b) Neutron + positiver Pion (48,4%):
uus+[ dd x (ud- x ud+) ]W+ —> udd + ud+
10) Sigma: dds-; Masse 1197, Lebensdauer 1,5×10(-10)
Der d-Quark des positiven Löwen vernichtet den s-Quark im Sigma und ersetzt ihn durch einen up-Quark, der ein Neutron bildet und den verbleibenden negativen Löwen materialisiert, wodurch die elektrische Ladung erhalten bleibt.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Neutron + negativer Pion (100%):
dds-[ ud+ x ud- ]W- —> ddu + ud-
11) Xi: uss (neutral); Masse 1315, Lebensdauer 2,9×10(-10)
Ein d-Quark von einem neutralen Pion vernichtet mit dem s-Quark im xi und ersetzt ihn durch einen d-Quark; die Vernichtungsenergie materialisiert den verbleibenden neutralen Pion des virtuellen Paares.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Lambda plus neutraler Pione (100%):
uss[ dd x dd ]W —> usd + dd
12) Xi: dss-; Masse 1321,3, Lebensdauer 1,6×10(-10)
Ein d-Quark von einem positiven Pion vernichtet mit dem s-Quark im xi und ersetzt ihn durch einen up-Quark; die Vernichtungsenergie materialisiert den verbleibenden negativen Pion des virtuellen Paares und spart so elektrische Ladung.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Lambda plus negativer Pion (100%):
dss-[ ud+ x ud- ]W- —> dsu + ud-
13) Omega: sss-; Masse 1672,5, Lebensdauer 0,8×10(-10)
In a) vernichten s und d Quarks in den positiven und neutralen Pionen des virtuellen Komplexes mit zwei s Quarks im Omega und ersetzen sie durch u und d Quarks; Vernichtungsenergie materialisiert den verbleibenden negativen Pion und spart elektrische Ladung. (Dieser Reaktionsweg ähnelt 9b, das auch zwei Quarks verändert.) Das Zwischenprodukt ist das xi sus, das mit dem neutralen Pion dd reagiert und den Lambda-Sud bildet.
In b) vernichtet ein d-Quark im positiven Pion des virtuellen Paares mit dem s-Quark im Omega und ersetzt ihn durch einen up-Quark; Vernichtungsenergie materialisiert den verbleibenden negativen Pion und spart elektrische Ladung.
In c) vernichtet ein d-Quark in einem der neutralen virtuellen Pionen mit dem s-Quark in der Omega, ersetzt ihn durch einen d-Quark und materialisiert den verbleibenden neutralen Pion.
Beachten Sie, wie natürlich der hier befürwortete virtuelle Partikel-Antipartikel-Paar-Mechanismus alle exotischen Produkte in den drei Zerfällen des unten aufgeführten Omega produziert. Erinnern wir uns an die experimentell beobachteten Produkte, die im CRC-Handbuch aufgeführt sind. Dies ist ein starker Beweis dafür, dass der vorgeschlagene Mechanismus der eigentliche Weg ist, der von der W.
Die Reaktion a) wird trotz ihres komplexeren Pfades insgesamt bevorzugt, da zwei der schweren s Quarks gleichzeitig (oder sequentiell) zerfallen können und mehr freie Energie freisetzen, um die Reaktion voranzutreiben. Die Reaktion b) wird gegenüber c) bevorzugt, da es, wie aus mehreren anderen vergleichbaren Zerfällen ersichtlich ist (siehe 4 e, f; 5a, b; und 8 a, b), schwieriger ist, neutrale Partikelpaare zu bilden als geladene Partikelpaare – alle anderen Dinge sind gleich.
Prinzip der Zerfallsprodukte:
a) Lambda plus negativer Kaon (68,6%):
sss-[ dd x (su+ x su-) ]W- —> sud + su-
b) xi (neutral) plus negativer Pione (23,4%):
sss-[ ud+ x ud- ]W- —> ssu + ud-
c) Xi- plus neutraler Pione (8%):
sss-[ dd x dd ]W- —> ssd- + dd
Postscript zum Papier zum Mechanismus der schwachen Kraft
Der Ladungsübertragungsmechanismus von Teilchen und Antiteilchen, der so gut funktioniert, um die schwachen Kraftabbaupfade von Leptonen, Mesonen und Baryonen zu veranschaulichen (was sowohl den allgemeinen Nutzen von Mesonen in Hadronentransformationen aufzeigt), kann auch einige Erklärungspotenziale für andere Arten von Transformationen (insbesondere elektromagnetische Transformationen) haben – wie wir es von einem solchen grundlegenden Prozess erwarten könnten, und unter Berücksichtigung der elektroschwachen Vereinigung.
Ich werde nur ein Beispiel für eine solche elektromagnetische Transformation anführen: Wenn Protonen (uud)+ mit negativen Pionen (ud)- bombardiert werden, werden ein negatives Sigma (dds)- und ein positives Kaon (us)+ leicht erzeugt, aber das „reziproke“ Produkt aus einem positiven Sigma (uus)+ und einem negativen Kaon (us)- tritt nie auf. Warum dies der Fall sein sollte, zeigt sich am Ladeträgermechanismus Partikel-Antiteilchen (der diesmal ohne die Vermittlung der schwachen Kraft IVBs arbeitet). Eine externe Quelle (der Laborbeschleuniger) liefert so viel Energie, wie zum Erreichen der Reaktionsschwelle benötigt wird. (Bei diesen Reaktionen werden keine einzelnen Elementarteilchen (Leptonen) erzeugt oder zerstört, was die Vermittlung der schwachen Kraft IVBs erfordern würde.)
Von den beiden hier betrachteten Produkten (sigma- vs. sigma+) gibt es einen einfachen und einfachen elektromagnetischen Reaktionsweg nur zum Sigma-:
a) ud- + uud+(us- x us+) —–> dsd- + us+
Als Reaktion a) erzeugt die Kollisionsenergie zwischen dem negativen Pion und dem Proton ein Kaon x Antikaon-Partikelpaar; das negative Element dieses Paares reagiert mit dem Proton, vernichtet ein „u“-Quark im Proton mit seinem Anti „u“-Quark und ersetzt es durch ein „s“-Quark. Der kollidierende negative Pione reagiert ähnlich mit dem Proton, vernichtet ein „u“-Quark und ersetzt es durch ein „d“-Quark. Diese beiden (wahrscheinlich gleichzeitigen) Reaktionen erzeugen das negative Sigma und materialisieren das positive Kaon des Partikel-Antipartikelpaares, wodurch die elektrische Ladung erhalten bleibt.
Nichts ist an dieser Reaktion beteiligt, außer Materie-Antimaterie-Vernichtungen eines Quarkaromas durch sein entsprechendes Antiflavour und der Ersetzung eines Quarks durch einen anderen, sowohl durch den negativen Pion als auch durch den negativen Kaon. Wenn wir jedoch versuchen, das sigma+ auf einem analogen Weg zu erreichen, können wir dies nur unter Schwierigkeiten tun. Die „gegenseitige“ Reaktion, die wir zu erzeugen versuchen, ist:
b) ud- + uud+ —–> uus+ + us-
Die Reaktion b) erreicht das gewünschte Produkt jedoch nur über einen unwahrscheinlichen zweistufigen Weg:
b1) ud- + uud+(ds x ds) —–> Staub + ds (möglich)
b2) Staub (us+ x us-) —–> uus+ + us- (sehr unwahrscheinlich)
Im zweiten Schritt müsste das „s“-Quark des Antikaons mit dem „d“-Quark des Baryons vernichtet werden, anstatt mit dem „s“-Quark des Baryons, den es viel lieber hätte (Schaffung eines Protons). Offensichtlich kann diese unwahrscheinliche zweistufige Reaktion nicht mit der einfachen Einzelschrittreaktion in a) konkurrieren. Daher scheint der Ladungsübertragungsmechanismus von Teilchen und Antiteilchen über eine gewisse Erklärungskraft (jenseits des schwachen Kraftmechanismus) bezüglich der Transformationspfade zwischen Elementarteilchen zu verfügen, sowohl im Hinblick auf das, was geschieht, als auch auf das, was nicht geschieht.