Désintégration du neutron libre

À l’interface entre la physique nucléaire et la physique des particules, la désintégration du neutron libre est un processus faisant intervenir l’interaction faible, au cours duquel un neutron libre (non lié à d’autres nucléons) se désintègre spontanément en un proton, un électron et un antineutrino électronique. La mesure précise de cette désintégration est fondamentale pour les théories décrivant la nucléosynthèse primordiale, qui s’est déroulée juste après le Big Bang. Selon les mesures, la durée de vie moyenne du neutron libre est d’environ 880 secondes (un peu moins de 15 minutes). vignette|Diagramme de Feynman pour la désintégration bêta d’un neutron en un proton, un électron et un antineutrino électronique via un boson lourd intermédiaire W.|alt=Schéma représentant la désintégration d’un neutron. La désintégration β est le mode de décroissance du neutron libre ayant le rapport de branchement le plus important : il est proche de . Parmi les autres canaux de décroissance prévus par la théorie, seule la désintégration radiative a déjà été observée expérimentalement. La conservation du nombre baryonique implique que la désintégration du neutron crée un proton, seul nucléon plus léger que lui. De plus, la faible différence de masse entre le neutron et le proton () interdit l’émission d’un antineutrino et d’un pion π ou d’un muon, en lieu et place de l’électron. Radioactivité β#Désintégration β− La désintégration du neutron libre (n) en un proton (p), un électron (e) et un antineutrino électronique (ν̅) est un processus qui conserve à la fois la charge électrique et la projection de son spin sur un axe quelconque. La conservation de la charge et du nombre leptonique, requise par l’interaction faible, explique la présence de l’électron et de l’antineutrino électronique. Elle s’écrit : n → p + e + ν̅ Cette désintégration est rendue possible par le fait que l’énergie de masse du neutron est supérieure à la somme de celle du proton, de l’électron et de l’antineutrino électronique d’environ .