¿Por qué los electrones y los protones no se aniquilan entre sí con una energía tremenda al contacto como lo hacen la materia y la antimateria?

Los protones y los electrones no se aniquilan entre sí porque no son partículas opuestas. Son completamente diferentes entre sí, y simplemente tienen cargas eléctricas opuestas. Un electrón es una partícula única que lleva una carga eléctrica de -1, mientras que un protón es un paquete de tres quarks, dos de los cuales tienen una carga de +2/3 y uno de los cuales tiene una carga de -1/3. Cuando un electrón y un protón se encuentran, no pasa mucho. Dentro de un átomo, los electrones internos pasan parte de su tiempo dentro del núcleo, por lo que se cruzan con protones todo el tiempo sin ninguna consecuencia.

Los protones y los electrones tienen antipartículas, llamados antiprotones y positrones, respectivamente.

Un positrón, por ejemplo, es esencialmente lo que obtienes cuando comienzas con un espacio vacío y restas la función de onda que correspondería a un electrón. Cuando un electrón y un positrón se cruzan, literalmente se cancelan entre sí y no dejan nada atrás; pero la repentina desaparición de las dos cargas envía una poderosa onda electromagnética a través del espacio, que transporta tanta energía como las dos partículas. Llamamos a esta onda un fotón de rayos gamma .

Un antiprotón es más complicado, ya que está compuesto por tres antiquarks, dos de los cuales tienen una carga de -2/3 y uno de los cuales tiene una carga de +1/3. Al igual que con el positrón, cada antiquark es básicamente lo que obtienes cuando comienzas con un espacio vacío y restas la función de onda que correspondería a un quark. Cuando un antiprotón y un protón se cruzan, los antiquarks cancelan los quarks y no dejan nada atrás, al igual que con el electrón y el positrón. Y nuevamente, la desaparición de las cargas eléctricas envía una onda electromagnética de alta energía a través del espacio.

Porque para aniquilar, una partícula debe interactuar con su propia antipartícula. El protón no es la antipartícula del electrón, por lo que no se aniquilan.
Un electrón podría ser aniquilado si interactúa con un positrón, que es su antipartícula, mientras que un protón sería aniquilado en una interacción con un antiprotón.

La pregunta más interesante podría ser por qué los quarks que forman un protón no se aniquilan entre sí, ya que tienen cargas positivas y negativas.

Pero entonces la física tiene muchos problemas para responder preguntas de “por qué”. Las herramientas de la ciencia realmente no revelan los propósitos detrás de las leyes que observamos, razones por las cuales el estado de la naturaleza es tal como es. Observa cómo son las cosas y forma descripciones de los procesos para que podamos hacer predicciones sobre el comportamiento futuro. Nada de eso realmente se ajusta a las preguntas de “por qué”.

Pero podemos ofrecer una idea de cómo interactúan los electrones y los protones que demuestran que esto simplemente no puede suceder. ¿Por qué los electrones no chocan contra el núcleo? Es el primer paso. Si el electrón no puede alcanzar el protón, no puede ocurrir la aniquilación.

Solo hemos observado una partícula que reacciona con su antipartícula (por ejemplo, electrón y positrón), los cuales tienen masa, espín, etc. idénticos, pero carga opuesta. Solo ese conjunto de interacciones hace que los dos se combinen y formen fotones de alta energía. No hay un “por qué”, simplemente es la forma en que son las reglas del universo.

More Interesting

¿Cuándo se produjo el primer "pitido" electrónico?

¿Por qué la masa de electrones es constante y la velocidad no?

Si el oxígeno con una electronegatividad de 3.4 compartiera electrones con litio, con una electronegatividad de 1.0, ¿qué tipo de enlace formarían?

¿Se puede hacer que el electrón permanezca en un nivel de capa superior, sin volver al estado fundamental?

¿Se puede aplicar un campo eléctrico a un haz de electrones simplemente trayendo una placa positiva cerca del haz?

Si un electrón observara otro electrón. ¿El electrón observador todavía nota el comportamiento mecánico cuántico del otro electrón?

¿Cómo funciona AC? ¿Significa que los electrones se mueven de un lado a otro a lo largo del cable a una frecuencia del flujo de corriente?

¿Cuál es la razón detrás de la tendencia de afinidad electrónica en el período periódico?

¿Qué resultaría de la colisión de un electrón con un positrón? Las cargas eléctricas se cancelan. ¿Qué pasaría con la masa?

¿Puede un electrón tener una distancia cero al núcleo? En caso afirmativo, entonces E = mv ^ 2/2 - Ke ^ 2 / r ¿habrá energía infinita? ¿Quizás cuando un átomo está completamente encogido?

¿Por qué el número de ondas formadas por un electrón en cualquier órbita es igual al número cuántico principal?

¿Qué pasará con un electrón en una situación como se menciona en los detalles?

¿Qué pasará si chocan dos electrones? O, en otras palabras, ¿podemos fusionar electrones?

¿Cuántos electrones de valencia tiene el oxígeno?

Una capa N tiene la capacidad de contener 18 electrones, pero en ciertos elementos los electrones se transfieren a la siguiente capa. ¿Por qué?