Рассмотрим распад свободного нейтрона, с точки зрения действующей теории слабого взаимодействия:
n –> p⁺ e⁻ ν̃_e
Нейтрон испускает виртуальный отрицательный W-бозон и превращается в протон.
W-бозон распадается на электрон и антинейтрино.
Конечно, здесь есть вопросы (например, к массе W-бозона, которая в десятки раз превышает массу нейтрона), но в целом, все выглядит довольно прилично. Чудеса начинаются, когда с нейтроном сталкивается нейтрино:
ν_e n –> p⁺ e⁻
Электронное нейтрино испускает положительный W-бозон и превращается в электрон.
Протон образуется при поглощении положительного W-бозона нейтроном.

Почему нейтральное нейтрино испускает именно положительный, а не отрицательный W-бозон? С какой стати нейтрино вообще испускает единственный заряженный бозон? Ведь заряженные частицы могут рождаться только парами частица-античастица.
А превращение одной стабильной частицы в другую (нейтрино в электрон)? Нигде, кроме как в действующей теории слабого взаимодействия, ничего подобного не происходит!

Всех этих несуразностей можно избежать, если предположить, что в свободном нейтроне присутствует отрицательный мезон (A-мезон), который распадается на электрон и электронное антинейтрино. А значит, при поглощении нейтроном электронного нейтрино, от этого мезона останется только электрон (нейтрино и антинейтрино аннигилируют):
ν_e n –> ν_e (p⁺ A⁻) –> ν_e (p⁺ e⁻ ν̃_e) –> p⁺ e⁻
Таким образом, электронному нейтрино нет никакой необходимости что-либо испускать. И уж тем более, во что-то превращаться.

Здесь стоит напомнить полученные ранее, в результате анализа экспериментальных данных, три последовательности распада, которые лежат в основе мезонной интерпретации слабых взаимодействий:

1	Ds− –> τ− ν̃τ	.	τ− –> π− ντ
2	π− –> μ− ν̃μ	.	μ− –> A− νμ
3	A− –> e− ν̃e	.	e− –> α− νe

Раньше, альфа-мезон (α-мезон) я называл е-мезоном (e_m)

Предполагается, что гипотетический А-мезон появляется не только при распаде мюона, но и, как уже говорилось, содержится в свободном нейтроне. В связанном же состоянии нейтрон включает α-мезон, самый легкий и не менее гипотетический :).
Таким образом, распад свободного нейтрона представляется как:
n –> (p⁺ A⁻) –> p⁺ e⁻ ν̃_e
А, например, захват электрона протоном ядра, в результате которого электрон распадается на α-мезон и нейтрино, описывается следующим образом:
e⁻ p⁺ –> (α⁻ ν_e) p⁺ –> n ν_e


Рассмотрим теперь в рамках мезонной интерпретации столкновение антинейтрино с протоном.
ν̃_e p⁺ –> ν̃_e p⁺ A⁻ A⁺ –> ν̃_e p⁺ A⁻ (ν_e e⁺) –> n e⁺
Протон, в отличие от нейтрона не распадается, а значит, мезона в нем нет. Отрицательный A-мезон, необходимый для образования нейтрона, рождается в паре с положительным A-мезоном, при столкновении антинейтрино и протона. От положительного A-мезона, после поглощения антинейтрино, остается позитрон:
Таким образом удается избежать необъяснимого превращения антинейтрино в позитрон и рождения одиночной заряженной частицы, W-бозона, которое не соответствует экспериментальным данным..

Парное рождение заряженных мезонов позволяет также отказаться от широко распространенного представления о распаде протона в ядре в процессе позитронного бета-распада, которое противоречит результатам экспериментов и закону сохранения энергии.
Не протон распадается, а при столкновении протонов в нейтронодефицитных ядрах рождается пара A-мезонов. Отрицательный мезон с одним из протонов образует нейтрон, а положительный мезон распадается на позитрон и нейтрино:
p⁺ p⁺ –> p⁺ p⁺ A⁻ A⁺ –> p⁺ p⁺ A⁻ (ν_e e⁺) –> p⁺ n ν_e e⁺


"Превращение" мюонного нейтрино в мюон

Аналогично объясняется появление мюонов при взаимодействии мюонных нейтрино с нуклонами. Только здесь уже, при столкновении исходных частиц, рождается пара пи-мезонов.
Как, например, при взаимодействии протона и мюонного антинейтрино:
ν̃_μ p⁺ –> ν̃_μ p⁺ π⁻ π⁺ –> ν̃_μ p⁺ π⁻ (μ⁺ ν_μ) –> n μ⁺
Отрицательный пион поглощается протоном с образованием нейтрона, а из положительного пиона при поглощении мюонного антинейтрино образуется положительный мюон.

Если с протоном сталкивается нейтрино, то мюон уже будет отрицательным. А вместо нейтрона на выходе появится протон с положительным пионом:
ν_μ p⁺ –> ν_μ p⁺ π⁻ π⁺ –> ν_μ p⁺ (μ⁻ ν̃_μ) π⁺ –> p⁺ μ⁻ π⁺

Рождение пары пионов не обязательно, если нейтрино взаимодействует с нейтроном.
Отрицательный пион здесь может образоваться в результате возбуждения в нейтроне A-мезона:
ν_μ n –> ν_μ (p⁺ A⁻*) –> ν_μ (p⁺ π⁻) –> ν_μ (p⁺ μ⁻ ν̃_μ) –> p⁺ μ⁻
Другими словами можно сказать, что возбуждается нейтрон до одного из тяжелых резонансных барионов, имеющих распад на протон и пион. Например, до Δ-бариона:
ν_μ n –> ν_μ Δ –> ν_μ (p⁺ π⁻) –> ν_μ (p⁺ μ⁻ ν̃_μ) –> p⁺ μ⁻

Несложно заметить, что рассмотренные выше взаимодействия, как частный случай, содержат поглощение нейтрино пионом:
ν_μ π⁻ –> ν_μ (μ⁻ ν̃_μ) –> μ⁻
Только если пион свободный, то единственная частица в результате такой реакции вряд ли появится. Скорее, мюон сразу же распадется.


Смешанная аннигиляция

Теперь я могу ответить на вопрос ДВ10-12 о смешанной аннигиляции, который задавал раньше, в одной из тем.

Возможна ли аннигиляция медленных электрона и антимюона, или электрона и антипиона, или мюона и антипиона прежде, чем нестабильные античастицы распадутся?

Если считать аннигиляцией превращение заряженных частиц не только в фотоны, но и в нейтрино, то она возможна.

e⁻ μ⁺ –> γ ν̃_μ ν_e
В отличие от аннигиляции электрона и позитрона, здесь на выходе, как я понимаю, допускается фотон в единственном числе, т.к. кроме него имеются еще и нейтрино.
Иногда в данном взаимодействии может образоваться мюоний - водородоподобный атом, где вместо протона мюон. И тогда вместо смешанной аннигиляции мюон просто распадется.

e⁻ π⁺ –> e⁻ (e⁺ ν_e) –> γ ν_e
В данной реакции у пиона, при взаимодействии с электроном, проявляется очень редкий вариант распада - на позитрон и электронное нейтрино.
Основной канал распада пиона, на мюон и мюонное нейтрино, проявится при его аннигиляции с мюоном:
μ⁻ π⁺ –> μ⁻ (μ⁺ ν_μ) –> γ ν_μ


Аналогичным образом происходит смешанная аннигиляция нуклонов, которая завершается их разрушением:
n p⁻ –> (p⁺ A⁻) p⁻ –> (p⁺ p⁻) A⁻ –> (2π⁻ 2π⁺π⁰) A⁻* –> (2π⁻ 2π⁺π⁰)π⁻
В процессе такой реакции невозбужденным A-мезон не останется , т.к. энергия аннигиляции протона слишком велика. Поэтому, скорее всего, он превратится в пион.

По той же причине легчайший α-мезон не сможет вырваться на свободу из нейтрона, который находится в связанном состоянии:
n p⁻ –> (p⁺ α⁻) p⁻ –> (p⁺ p⁻) α⁻ –> (2π⁻ 2π⁺π⁰) α⁻* –> (2π⁻ 2π⁺π⁰)π⁻

Казалось бы, свободный α-мезон можно извлечь из электрона, если использовать "холодное" антинейтрино:
ν̃_e e⁻ –> ν̃_e (α⁻ ν_e) –> α⁻
Только единственной частицы на выходе такой реакции быть не может, а α-мезон не распадается. Дополнительный фотон на выходе, как результат аннигиляции нейтрино, тоже маловероятен, т.к. экспериментально, насколько я знаю, ничего подобного не наблюдалось. Поэтому, скорее всего, электрон просто не станет захватывать антинейтрино и все ограничится упругим взаимодействием.
Впрочем, к смешанной аннигиляции данная реакция отношения не имеет.


Возбуждение лептонов и нейтринная асимметрия

Если мезоны при возбуждении превращаются в более массовые частицы, то может это же справедливо в случае заряженных лептонов?
Можно ли считать мюон возбужденным состоянием электрона?

В какой-то степени об этом говорит следующая реакция:
e⁺ e⁻ –> μ⁺ μ⁻
Однако, здесь, скорее всего, просто образуется пара мюонов, а исходная пара аннигилирует.
Или же сначала образуется промежуточный нейтральный мезон, который затем распадается на пару мюонов.

Прояснить ситуацию могла бы, например, такая реакция:
e⁻ e⁻ –> μ⁻ μ⁻
Только при каждом таком взаимодействии, в результате распада мюонов, будет рождаться по паре мюонных нейтрино и электронных антинейтрино. А значит, возникнет нейтринная асимметрия, если полагать, что мюонное нейтрино и электронное антинейтрино не аннигилируют, или что мюонное нейтрино не может превратиться в электронное нейтрино.
Вероятность такой нейтринной асимметрии, на мой взгляд, незначительна.

Для мезонов проблемы нейтринной асимметрии не существует. Поэтому, полагаю, вполне возможна, например, такая реакция, где пион возбуждается до каона:
π⁻ π⁻ –> K⁻ K⁻

Совсем другое дело, когда нейтринная ассиметрия не нарушается, и в результате "возбуждения" мюона появляется пион. Как, например, здесь:
p⁺ μ⁺ –> p⁺ (A⁺ ν̃_μ)* –> p⁺ π⁺ ν̃_μ
Или в данной реакции, где исключено влияние протона:
e⁻ μ⁻ –> e⁻ (A⁻ ν_μ)* –> e⁻ π⁻ ν_μ
В этих примерах "возбужденный" мюон распадается на пион и мюонное нейтрино.
Интересно, получались в экспериментах именно такие реакции, с энергией, достаточной для рождения только одного пиона? Иначе, вторую реакциюможно, например, объяснить рождением пары пионов и аннигиляцией положительного пиона с мюоном:
e⁻ μ⁻ –> e⁻ μ⁻ π⁺ π⁻ –> e⁻ μ⁻ (μ⁺ ν_μ) π⁻ –> e⁻ π⁻ ν_μ


Парное "превращение" лептонов

И все-таки электрон способен "превратиться" в мюон, но только при условии, что он будет в паре со своим антинейтрино. Тогда мюон на выходе также окажется в паре со своим антинейтрино:
ν̃_e e⁻ –> (A⁻)* –> π⁻ –> ν̃_μ μ⁻
Объяснить такую реакцию несложно, если вспомнить, что электрон и электронное антинейтрино появляются в результате распада A-мезона. Следовательно, они же могут его образовать в результате обратной реакции. А при достаточной энергии столкновения, возбужденный А-мезон способен стать пионом, который сразу распадется на мюон и мюонное антинейтрино.
Кстати, распад на электрон и электронное антинейтрино имеется не только у А-мезона, но и у пиона.

Таким образом, "превращение" электрона в мюон происходит через промежуточный мезон. Точно так же, как и обратное "превращение", но уже при низкой энергии исходных частиц:
ν̃_μ μ⁻ –> ν̃_μ (A⁻ ν_μ) –> A⁻ –> ν̃_e e⁻

Более тяжелый вариант "превращения" лептонов получается при столкновении мюонного антинейтрино с мюоном:
ν̃_μ μ⁻ –> (π⁻)* –> D_s⁻ –> τ⁻ ν̃_τ
Здесь возбуждается уже пион, т.к. исходные частицы появляются в его основном распаде.
Они же есть и в распаде D_s-мезона, пусть даже очень редком.

А если существует возможность возбуждением пиона получить каон, то на выходе не исключен безнейтринный вариант данной реакции:
ν̃_μ μ⁻ –> (π⁻)* –> K⁻ –> π⁺ π⁻ π⁻


Резюме

Раньше было две теории, где носителями взаимодействия выступали массовые частицы. От пионов отказались, когда придумали кварки и носителями сильного взаимодействия стали безмассовые глюоны. Та же печальная участь, на мой взгляд, ожидает массовые W-бозоны :)