¿Por qué la materia y la antimateria se aniquilan entre sí? ¿Es la diferencia entre materia y antimateria meramente una de carga eléctrica?

Los objetos macroscópicos se cargan al tener un exceso o déficit de electrones. Si un objeto con carga positiva y un objeto con carga negativa entran en contacto, este último puede transferir electrones al primero, neutralizando la carga.

Si un electrón y un positrón chocan, es una historia diferente. No pueden descargar. No puede eliminar la carga de un electrón; no hay tal cosa como un electrón neutro. Las dos partículas pueden dispersarse elásticamente (es decir, un electrón y un positrón entran, luego salen un electrón y un positrón) o pueden aniquilarse, dando dos fotones.

Preguntas por qué se aniquilan. Los electrones y los positrones pueden aniquilarse porque ambos interactúan con los fotones. El proceso de aniquilación ocurre a través de un diagrama de Feynman como este [fuente]:

Debido a que este es un proceso permitido, ocurrirá a una velocidad distinta de cero. De hecho, como dije, un electrón en colisión y un positrón no necesariamente se aniquilan; podrían dispersarse elásticamente. Hay otro diagrama de Feynman para este proceso [fuente]:

(Nota: lea este diagrama con el tiempo aumentando a la derecha, a diferencia del diagrama anterior).

Ambos procesos están permitidos y, por lo tanto, ambos procesos ocurren. Es posible calcular teóricamente la velocidad a la que ocurre cada proceso. Además, cualquier partícula cargada puede sustituir al electrón en los diagramas de Feynman anteriores, ya que cualquier partícula cargada puede interactuar con un fotón esencialmente de la misma manera. Por lo tanto, todas las partículas cargadas pueden aniquilarse o dispersarse elásticamente con sus antipartículas. (Pueden ser posibles reacciones adicionales).

Ahora, si pones una cantidad igual de electrones y positrones en una caja, en poco tiempo solo te quedarán fotones. Algunos pares pueden colisionar elásticamente, pero eventualmente todos los electrones y positrones serán aniquilados. Esto se debe esencialmente a la entropía. Los fotones tienen menos masa que los electrones (de hecho, no tienen masa), por lo que tienen un mayor momento en una energía dada. Cuanto mayor es el impulso, mayor es el volumen del espacio de fase ( es decir, “número de microestados”), por lo que una caja de fotones tiene mayor entropía que una caja de electrones y positrones de la misma energía total. Tenga en cuenta que este tipo de argumento “termodinámico” que implica la maximización de la entropía siempre tiene una contraparte estadística en términos de tasas. En este caso, tenga en cuenta que si bien un electrón en colisión y un positrón siempre tienen la capacidad de aniquilarse en dos fotones, es posible que se prohíba que dos fotones en colisión produzcan un par electrón-positrón, ya que su energía del centro de masa puede ser demasiado baja para generar La masa del electrón y el positrón. Por lo tanto, la tasa de avance supera la tasa inversa, y los fotones son favorecidos.

El antes y el después tienen exactamente la misma cantidad de energía, por lo que la energía no es la razón por la que sucede.

Siempre debe considerar un conjunto de pruebas porque estos son procesos cuánticos y la mecánica cuántica predice las probabilidades. Creo que un conjunto térmico con una temperatura inferior a la energía en masa en reposo es el más fácil de entender.

Cuando una partícula masiva y una antipartícula se encuentran (y se mueven lentamente una con respecto a la otra), están en un estado de entropía relativamente bajo. Hay más estados disponibles si hay dos partículas más ligeras que se mueven más rápido (convirtiendo la energía de masa en reposo en energía cinética). Dado que no existe una ley de conservación que prohíba que una partícula y una antipartícula se transformen en otro par partícula-antipartícula (los fotones son su propia antipartícula), hay una energía libre más baja, F = E – TS, donde T es la temperatura y S es el entropía, si se convierten en el par partícula-antipartícula más ligero.

Otro conjunto posible es aquel en el que se juntan repetidamente una partícula y una antipartícula en un espacio vacío. Cuando reúne los pares de antipartículas de partículas uno por uno, hay una probabilidad distinta de cero de que se aniquilen y dos partículas más rápidas se disparen y en el espacio vacío y nunca volverán a recrear el par de antipartículas de partículas pesadas (aunque son energéticamente capaces de hacerlo). Si recibe repetidos intentos de aniquilación, el estado de adsorción del sistema es uno en el que no hay pares de partículas-antipartículas.

La respuesta corta es porque no está prohibido. QM establece que cualquier proceso que no esté prohibido por ciertas restricciones (leyes de conservación, por ejemplo) sucede con cierta probabilidad. Por lo tanto, la pregunta es ¿qué se permite para partículas y antipartículas?

Si hablamos de electrones y positrones, debemos cumplir con la ley de conservación del momento de energía, así como la conservación de la carga eléctrica, así como algunas leyes de conservación más (como la conservación de la paridad, paridad de carga, número leptónico, etc.). La interacción de electrones (y positrones) con fotones permite la conservación de todas estas leyes en caso de que aparezcan 2 (o 3) fotones en el estado final (dependiendo de las propiedades del estado inicial). En particular, la conservación del momento de energía está asegurada porque los fotones no tienen masa y debería haber más de 1 fotón en estado final. La conservación de la carga requiere que la carga de estado inicial general (que es 0) sea igual a la carga de estado final general (también es cero porque los fotones no están cargados).

La siguiente pregunta es qué tan grande es la probabilidad de tal proceso. Está determinado por la intensidad de la interacción de electrones (positrones) con los fotones y el número de estados finales correspondientes a la energía dada (volumen de fase). La interacción con los fotones es bastante débil (se caracteriza por un parámetro aproximadamente igual a 1/137), por lo tanto, 2 fotones en estado final son más probables que 3. Los detalles se proporcionan por electrodinámica cuántica.

Todo lo que sucede en este universo sucede para lograr estabilidad o bajar el nivel de energía.

Todas las reacciones químicas, la descomposición nuclear, las reacciones de fusión y fisión, todas resultan porque los productos son más estables (menos energéticos).

La masa también es una forma de energía. Entonces, si hay una reacción en la que la masa puede disminuir, la naturaleza siempre favorecerá eso. Cuando la materia y la antimateria se unen, también es una reacción (un tipo muy especial) en la que toda la masa se convierte en fotones. (Es un sueño hecho realidad una reacción para la naturaleza si lo piensas)
Entonces ves que esto ocurre naturalmente.

Pero ahora la verdadera pregunta debería ser, ¿por qué no todo reacciona y simplemente se convierte en fotones?
Por principios de conservación
Conservación de carga
Conservación de momento
conservación del momento angular de giro

La naturaleza no puede simplemente destruir toda masa, tiene que seguir las reglas (de sí misma jajaja)

Entonces 2 electrones, por ejemplo, no pueden aniquilarse entre sí, porque los fotones no tienen carga.

Un electrón y un protón no pueden aniquilarse entre sí, porque sus espines no se cancelarán. (girar momento angular)

Pero si tomas electrones y un positrón
tienen carga opuesta (genial)
tienen giro opuesto (fantástico)
por lo tanto, pueden destruirse entre sí por completo y convertirse en 2 fotones (¿puedes pensar por qué 2 fotones? y no solo uno? TIENE QUE SER 2 .. Sugerencia: mira el tercer principio de conservación)

Carga eléctrica y paridad. Cada partícula tiene un estado de paridad intrínseca. Se podría decir que describe la manejabilidad de la partícula. Hay partículas con paridad cero, y hay partículas con paridad distinta de cero. El estado de paridad de cada partícula se puede mapear en el conjunto de enteros.

La paridad y el estado de carga de una partícula son los negativos de la paridad de tye y el estado de carga de su antipartícula correspondiente. Si una partícula tiene una carga eléctrica, Q, y un estado de paridad, P, entonces la antipartícula correspondiente tiene una carga eléctrica -Q y un estado de paridad -P.

Tenga en cuenta que aunque el neutrón tiene una carga Q = 0, también tiene un estado de paridad de +1. Entonces, para un antineutrón, Q = 0 y P = -1.

Entonces, cuando una partícula aniquila su propia antipartícula, cancela tanto la carga eléctrica como la paridad. Entonces se podría decir que la materia y la antimateria se aniquilan entre sí porque tienen carga eléctrica opuesta y paridad opuesta.

La paridad es la propiedad conjugada de la quiralidad. Todas las fuerzas conservan la paridad, excepto la débil fuerza nuclear. La débil fuerza nuclear viola la conservación de la paridad alrededor del 0.1% de las interacciones que la incluyen.

La teoría cuántica actual no tiene una imagen clara del mundo de partículas y, por lo tanto, sus respuestas a preguntas como estas son simplemente erróneas. La carga y la atracción electrostática no son lo mismo. La electrostática solo tiene causalidad electrónica y no tiene nada que ver con partículas con carga opuesta. (La lectura del libro gratuito de teoría de las ondas ultravioleta aclarará esto). Desarrollé la teoría de las ondas ultraelevadas para responder algunos de estos tipos de preguntas y funciona de maravilla. Las partículas tienen dos espines internos. Uno es el giro que contiene la masa que normalmente se transfiere en colisiones de partículas y es por eso que hace que las partículas produzcan la característica de giro 1/2 que les otorga este título, ya que solo la mitad de la masa está involucrada de esta manera. La otra mitad de la masa está contenida en la esfera de carga. Cuando dos partículas entran en contacto, están girando juntas en la misma dirección y rebotan entre sí, o giran en direcciones opuestas y quieren combinarse en otra cosa. Un electrón y un protón formarán un átomo. Estos dos son antipartículas entre sí, la teoría cuántica simplemente no lo reconoce así. Ahora, cuando dos partículas de tamaño idéntico de igual masa pero giro opuesto (carga) se unen sin interferencia o velocidades relativas excesivas, entonces también intentarán combinarse. El problema es que todos los giros internos ahora están en la dirección opuesta entre sí. Cuando todos estos chocan, las partes constituyentes redirigen su movimiento y crean nuevos tipos de partículas, o las mismas partículas, pero ahora con altas velocidades. La razón es que han aprovechado el movimiento ultrawave más rápido que la luz. Esto proporciona lo que parece ser una nueva energía donde antes no había ninguna. Es solo uno en una larga lista de malentendidos a los que QT se ha aferrado por sus explicaciones.

1. Porque ellos pueden . Tenga en cuenta, sin embargo, que ” aniquilar ” es realmente la palabra incorrecta; engaña a la gente para que piense que la partícula se encuentra con su antipartícula y ambas desaparecen en “energía pura”, lo cual no tiene sentido. Se convierten en otras partículas, a veces fotones (que no son “energía pura”) y en otros casos (como protón + antiprotón) un montón de partículas más ligeras (pero no sin masa). La regla fundamental es que cada propiedad de la antipartícula (excepto la masa) es exactamente lo contrario de la propiedad correspondiente de la partícula; así, los estados inicial y final tienen propiedades intrínsecas cero (excepto la masa).
2. No son opuestos en todos los aspectos (excepto en masa). Para electrones y positrones esto incluye “número de electrones” (+1 para el electrón, -1 para el positrón). Para protones y antiprotones incluye “número de barión” (+1 para el protón, -1 para el antiprotón).

Es una cuestión de evidencia experimental. Su pregunta implica que debería existir alguna teoría que pueda explicar el fenómeno. Si una teoría adecuada tuviera tal poder explicativo, entonces podría preguntarse “¿por qué existe esa teoría?”

No construimos teoría para explicar realmente tales eventos, ya que te encuentras atrapado en esta cadena infinitamente regresiva. Construimos teoría para solidificar nuestra comprensión de la física a un nivel más profundo que el que existe actualmente. No es la explicación de por qué ocurre algo, es que la nueva teoría puede hacer un conjunto completamente nuevo de predicciones y conducir a nuevas formas de comprensión. A veces esto tiene aplicaciones prácticas.

Un ejemplo es la conversión de masa / energía, como lo predice la teoría especial. Los pesos de los elementos eran bien conocidos, y que 2 elementos más pequeños pesaban menos que un elemento más grande con el doble del número atómico. La diferencia en peso peso liberaría una gran energía, y de hecho lo hace en los reactores.

Una forma de verlo, a’la Feynman, es ver las antipartículas como partículas regulares de energía negativa que se mueven hacia atrás en el tiempo. Entonces, en lugar de pensar en una partícula y una antipartícula, ambas avanzando en el tiempo hasta que se encuentran y se aniquilan, puede pensar en la partícula avanzando en el tiempo hasta que emite un par de fotones (que juntos transportan el doble de la energía de masa de la partícula) , se da vuelta y continúa su viaje hacia atrás en el tiempo, con energía negativa.

De hecho, como el fotón es su propia antipartícula, es posible que desee pensar en el evento no como una aniquilación sino como una colisión: un fotón de energía negativa que retrocede en el tiempo se encuentra con una partícula de energía positiva que avanza en el tiempo, los dos chocan y rebotan entre sí, el fotón ahora avanza en el tiempo con energía positiva, y la partícula retrocede en el tiempo con energía negativa.

Estás pensando racionalmente. Pero si busca una explicación racional que pueda resolver las incoherencias que puede descubrir, debe ser muy consciente de que las explicaciones principales que obtendrá no serán necesariamente racionales. Los modelos actualmente aceptados están llenos de soluciones instrumentales y arbitrarias. La arbitrariedad de los modelos actualmente aceptados fomenta y sigue impulsando a algunas personas a intentar construir nuevos modelos atómicos y astrofísicos alternativos. No estudié física, pero cuando encuentro algo que me parece sospechoso y lo pregunto y no entiendo las respuestas, creo que las respuestas no son lo suficientemente claras, o si son lo suficientemente claras, entonces el modelo que se basan en está mal. Confío en mi mente racional y te animo a que sigas confiando en tu propia razonabilidad también, incluso si tienes que desafiar y revisar toda la física aceptada.

Te preguntaría: ¿Y qué es una carga eléctrica para ti? Puede ver cómo se definieron originalmente las cargas eléctricas y buscar convenciones arbitrarias allí. Y puede comenzar a hacer deducciones e inducciones racionales confiando en su propia razón y sentido común, buscando las causas y preguntándose siempre “por qué”. Eso es lo que ya hiciste preguntando aquí. Cualquier cosa que pueda deducir por sí mismo será mucho más valiosa para usted que cualquier respuesta que pueda encontrar aquí.

Podría darle mi propia opinión sobre las cargas eléctricas en la antimateria, pero no será la corriente principal. Para mí, un electrón es un campo que se mueve hacia el lado izquierdo, creado por la intersección de dos campos que varían con la fase opuesta; su positrón será el mismo campo de electrones que se moverá más tarde (debido a la variación de los dos campos intersectados) hacia el lado derecho. Para que ese electrón nunca se encuentre con su propio positrón. ¿Qué pasaría si un campo que se mueve hacia el lado izquierdo encuentra un campo (de otro sistema de campos contiguos intersectados) que se mueve hacia el lado derecho? Bloquearán … teniendo esos campos su movimiento interno, si su desplazamiento espacial y opuesto no es suficiente para crear un límite entre ellos (un nuevo campo intersectado con un movimiento interno compartido) experimentarán una fuerza de bloqueo. Por otro lado, los dos campos entrecruzados que crearon el electrón / positrón (que para mí es su propia antimateria Majorana) sincronizarán sus fases opuestas de variación; cuando eso suceda, no habrá un desplazamiento hacia los lados izquierdo y derecho, sino un desplazamiento hacia arriba y hacia abajo.

Saludos cordiales.

La concepción original de lo que ahora se conoce como antimateria, era números cuánticos primarios negativos: si un electrón cae al orbital abierto más bajo, ¿por qué detenerse en 1? ¿Por qué no cero? O incluso negativo? Una interpretación fue que todos esos orbitales normalmente estaban llenos de un mar de electrones virtuales, manteniendo llenos todos los orbitales numerados con números cuánticos negativos, evitando que los electrones ‘normales’ cayeran más bajos.

Pero entonces, ¿qué pasaría si tuviera suficiente energía para elevar el número cuántico primario de un valor negativo? Resultó que podría hacer realidad una de estas electrónicas virtuales, pero dejaría un “agujero”. El agujero en sí mismo actuaría como una partícula normal con muchas de las propiedades de los electrones reales, excepto que tendría la carga opuesta. Dado que el agujero era esencialmente un orbital sin relleno, un electrón podría ‘caer’ en un agujero de la misma manera que cualquier electrón podría caer en un orbital no lleno con un número cuántico más bajo, y emitiría un fotón al hacerlo, al igual que cualquier electrón haría. En el proceso, el número cuántico del electrón se volvería negativo y se convertiría en una partícula virtual y desaparecería.

La respuesta simple sería que la materia y la antimateria no difieren simplemente en la carga: son ondas de signo opuesto.

Lo que realmente sucede es algo muy similar al fenómeno de “interferencia destructiva” que podemos observar con ondas regulares. Las partículas realmente son solo ‘olas’, fluctuaciones de un campo, como hablamos de un campo electromagnético, o como el mar actúa como un campo para las olas del mar, hay un campo de electrones, un campo de quark, etc. Cuando el campo de electrones oscila en una dirección, lo llamamos electrón; cuando oscila con el signo opuesto, lo llamamos positrón, y termina teniendo exactamente las cualidades opuestas. Esto se debe a que los campos de electrones obtienen su carga al interactuar con el campo electromagnético, ¡y una oscilación del signo opuesto generará un efecto opuesto!

¿Y qué sucede cuando dos de esas olas se encuentran? Que se cancelen mutuamente. Pero, por supuesto, la energía tiene que ir a algún lado y, por lo tanto, termina en el campo electromagnético, formando rayos gamma, que se filtran a través del mismo mecanismo de interacción que describí anteriormente.

Básicamente, en su nivel fundamental, el universo es como un montón de membranas que vibran continuamente, conectadas entre sí por resortes y haciéndose vibrar entre sí. Es un poco más complejo que eso y no entiendo todos los detalles, ya que no es mi campo, pero da la idea.

Entonces, en la naturaleza, todo es posible siempre que se cumplan todas las leyes de conservación.

En el universo primitivo había mucha energía Pura, y había un campo elevado. Entonces, debido a la presencia del campo higgs, la energía se uniría a la materia.

Aquí, no podemos tener un solo electrón para reventar, se violan muchas leyes de conservación, por ejemplo, conservación de carga. Por lo tanto, se necesita crear otra partícula que pueda anular el efecto. Si traigo una partícula con carga + e, pero similar a la del electrón, la ley de conservación no se viola, por lo tanto, esto puede suceder, y la partícula cargada positivamente es el positrón.

La energía se puede acoplar en dos de estas partículas, por lo que también ocurre lo contrario, por lo que sucede.

Emite fotones porque tienen carga e interactúan usando la fuerza electromagnética, por lo tanto, emite fotones.

La aniquilación es básicamente materia convertida en energía. Cuando una partícula y una antipartícula se encuentran, no pueden formar ninguna otra partícula (ya que la carga opuesta se cancelaría). Entonces, el resultado más probable es emitir energía (masa en reposo + energía cinética) de acuerdo con la ecuación de Einstein. Normalmente, la aniquilación emite un par de rayos gamma cuando las partículas y las antipartículas están en estado de baja energía.
A veces también se producen un par de partículas más pesadas en estado de alta energía.

En cierto sentido, se descargan. Las cargas son iguales y opuestas, pero hay otros aspectos de ser una partícula elemental, como el espín, y deben conservarse. Si el electrón y el positrón pudieran superponerse, digamos, de la ley de Coulomb obtendrías energía infinita, y eso está fuera del punto de vista de la conservación, entonces algo más tiene que suceder, y en este caso generas un fotón, gira 1. Por lo tanto, todas las variables clave se conservan y todo está bien. No podría colapsar en un electrón neutro porque el espín no se conservaría: dos leptones tienen que formar un bosón porque no hay alternativas. (Al menos ninguno que yo sepa)

Me sorprende que nadie más haya mencionado un punto clave: la carga eléctrica no es la única propiedad que tienen los electrones y los positrones en cantidades opuestas. Para que las partículas sean socios de materia / antimateria, deben tener valores opuestos para todos sus números cuánticos. Por eso, por ejemplo, un positrón no puede aniquilarse con un muón. Tienen cargas eléctricas opuestas, e incluso tienen un número de leptones opuesto (-1 para el positrón y +1 para el muón), pero el número de generación de leptones (electrón, muón o tau) también debe conservarse individualmente.

linda Q 😉 primero consideremos por qué un protón y un electrón se atraen entre sí: carga opuesta. Pero no se aniquilan porque ambos son materia con curvatura positiva. Un protón y un antiprotón se atraen por dos razones: carga y curvatura: un protón tiene carga y curvatura positivas; Un antiprotón tiene carga negativa y curvatura. ¡Atrae, las olas cancelan y BOOM! Resultados de pura energía. Es la reacción nuclear más fundamental. Estudie carga, giro, masa / curvatura y cualquier otro atributo fundamental que pueda imaginar, y entienda por qué ocurre la aniquilación.

No sé exactamente por qué, pero considere el siguiente ejemplo:

Piense en la materia y la antimateria como números negativos y positivos, si agrega un número positivo a un número negativo, lo siguiente funciona:

un número negativo – un número positivo = la diferencia entre los sumandos en + x + -n.

Aunque no estoy seguro de esto, intentaré responderlo de una manera muy simple. Debe estar al tanto de los cargos positivos y negativos. Ahora visualice la materia como una de las dos y la antimateria como la otra. Ahora, al igual que las cargas positivas y negativas se cancelan entre sí y dan como resultado una carga cero (neutral) siempre que la magnitud de la carga positiva y negativa sea igual. Del mismo modo, la materia y la antimateria se cancelan entre sí o, en otras palabras, se aniquilan entre sí.