¿Por qué algunos dicen que la antimateria es materia que viaja hacia atrás en el tiempo?

Estoy de acuerdo en que suena bastante loco, pero en realidad no es tan místico.

TL; DR: “La antimateria es materia que viaja hacia atrás en el tiempo” es una forma conceptualmente útil de pensarlo en algunos casos, pero no es rigurosamente cierto.


Lo siguiente se simplificará enormemente, y las personas con un amplio conocimiento de la teoría cuántica de campos (que es la disciplina relevante aquí) con razón tendrán problemas con algunos de los detalles más finos de lo que voy a decir. Cualquiera que quiera darle a este un tratamiento más riguroso en términos de simetría CPT es más que bienvenido. Estoy agradecido de antemano a cualquier persona que deje aclaraciones en los comentarios, en beneficio de los lectores más avanzados (te estoy mirando, Barak Shoshany); mi explicación solo tratará con mi comprensión de dónde viene la idea de “la cuestión de viajar hacia atrás en el tiempo”.


Las antipartículas son, en muchos sentidos, los opuestos exactos de sus partículas correspondientes; un anti-electrón (“positrón”) puede considerarse en muchos sentidos como “un electrón negativo”. Una excepción importante aquí es la masa; las antipartículas aún tienen masa positiva, por lo que la aniquilación de partículas antipartículas libera un montón de energía, en lugar de que todo se cancele. Pero, por el momento, piense en una antipartícula como “negativa” de su partícula correspondiente. En ese sentido, “ganar un positrón” y “perder un electrón” son lo mismo, por lo que transferir una partícula de un lugar a otro es equivalente a transferir su antipartícula en la otra dirección (el mismo proceso, pero al revés) .

Como ejemplo, considere los siguientes dos procesos físicos:

  1. Un neutrón sufre desintegración beta:
    Un “neutrón” entra “y un” protón, un electrón y un antineutrino “salen”.
  2. Un neutrón “captura” un positrón (similar a la captura de electrones):
    Un neutrón y un positrón “entran”, y un protón y un antineutrino “salen”.

La única diferencia (aparte de las energías involucradas, como mencioné anteriormente) es lo que está sucediendo con el electrón / positrón.

En la situación 1, el neutrón emite un electrón y se aleja con el tiempo.

En la situación 2, un positrón se mueve hacia el neutrón, hasta que es capturado por él.

Entonces, en muchos sentidos, en términos de la contribución del electrón / positrón, la situación 2 se parece a la situación 1 pero con la película reproducida al revés (pero de nuevo, solo para el electrón / positrón … nada más se invierte).

Algunas otras formas en que la antimateria “parece” importa con la “película que se reproduce al revés”:

  • Una corriente de positrones que se mueve hacia la derecha tiene los mismos efectos electromagnéticos que una corriente de electrones que se mueven hacia la izquierda (en comparación con si fueran estacionarios), que es la misma acción en reversa.
  • Un positrón que se mueve de la región “A” a la región “B” tiene el mismo efecto sobre las densidades de carga de esas regiones (y, por lo tanto, el campo eléctrico) que un electrón que se mueve de la región “B” a la región “A”, que es lo mismo acción en reversa.
  • Una dirección de cambio de electrones, y emitiendo luz en el proceso, se parece mucho ( pero, de nuevo, no es lo mismo ) a un electrón y un positrón que se unen y aniquilan, liberando luz. Estas descripciones se relacionan cualitativamente al reemplazar un electrón saliente con un positrón entrante.

Obviamente, hay mucho más que esto en la teoría real, pero esa es la idea general.

Gracias por la pregunta BT “ ¿Por qué algunos dicen que la antimateria es materia que viaja hacia atrás en el tiempo? Escuché esto en alguna parte y suena bastante loco ”. La locura a la que hace referencia tiene más que ver con la confusión en la variedad de explicaciones y términos de la ciencia física.

que nada negativo con tu lógica.

En física cuántica, el nombre ‘antimateria’ crea confusión (suena bastante loco), la confusión es relativa al engaño, el engaño conduce a malentendidos . En algún aspecto, ‘antimateria’ es similar a ‘el universo se está expandiendo en desafío a la gravedad’, una explicación confusa. Así es como lo explico.

La buena ciencia, y una ecuación favorita de energía y materia , me ayuda a explicar la antimateria.

La antimateria per se, no es realmente

una antimateria que destruye la materia en violación de la Ley de Conservación con respecto a la materia y la energía (eso es una locura),

tampoco es materia antimateria que retrocede en el tiempo (eso es una locura).

No, tal vez simplemente interprete lo que se acuña como ‘ antimateria’: es materia que convierte otra materia en energía . En el nombre antimateria es el concepto ‘ antila ‘conversión’ de la materia en energía; como en E = Mc ^ 2 a través de M = E / c ^ 2

Opinión: ‘ Antimateria’ nunca debería haber sido acuñado , es un término confuso que describe incorrectamente la materia / eventos; que conducen a confusión, preguntas o explicaciones falsas que requieren cada vez más explicaciones / falsificaciones. (ver nota)

El nombre ‘antimateria’ es lo que es confuso (ver nota) para el científico informal o público, y requiere más que conocimiento lógico sobre ‘términos’ dentro de la física cuántica. Muchos estudiantes, etc., encuentran dificultades con la ‘antimateria’, lógicamente indica propiedades antimateria, etc.

Wikipedia “Antimateria En física de partículas, la antimateria es un material compuesto de antipartículas, que tienen la misma masa que las partículas de materia ordinaria pero cargas opuestas, así como otras propiedades de las partículas, como los números de leptones y bariones. Las colisiones entre partículas y antipartículas conducen a la aniquilación de ambas, dando lugar a proporciones variables de fotones intensos (rayos gamma), neutrinos y pares menos masivos de partículas-antipartículas . La consecuencia total de la aniquilación es una liberación de energía disponible para el trabajo , proporcional a la materia total y la masa de antimateria, de acuerdo con la ecuación de equivalencia masa-energía, E = mc2 . [1] ”

Deconstruir ‘antimateria’, materia y partículas y energía .

Y es en el análisis de la materia y sus componentes con respecto a la dirección del tiempo de los eventos que la antimateria ha aumentado. Al abordar la función de onda de la partícula, la ecuación de Dirac ‘En lugar de tratar de encontrar x (t), sin embargo, la función deseada es (x, y, z, t)  (la función de onda de la partícula). Esta función de onda codifica toda la información que uno necesitaría para analizar la partícula ‘. Incluyendo t tiempo .

Un evento bien definido donde los componentes y el evento “Por emisión de desintegración beta, un neutrón se transforma en un protón mediante la emisión de un electrón , o por el contrario, un protón se convierte en un neutrón mediante la emisión de un positrón ” (emisión de un negativo producto de electrones) con t tiempo señalado como procediendo t (0) a t (+1) a ambos eventos.

Luego tenga una función de onda cuántica de un evento energético bien definido:

El otro evento ( consumo de un electrón) , donde el evento de componentes similares tiene lugar excepto en lo que parece una inversión, la t del primer evento se invierte en el segundo evento : el evento de uno t (+1) resultado -e es dos evento t (0) -e (Feynmann), dejando el concepto ‘antimateria’ o materia retrocediendo en el tiempo. El diagrama de Feynmann (indica un reverso de energía a la materia) evento presente.

La flecha del tiempo es de izquierda a derecha, pero en el t de Feynmann se invierte, hacia el quark.

No es que la antimateria aniquile la materia para no ser nada, más bien, la antimateria es un término para lo que parece una reversión de eventos ergo como ‘materia que viaja en el tiempo’ o el tiempo inverso de los eventos.

El diagrama de Feynmann muestra el tiempo como t donde un positivo y negativo se combinan para producir un fotón = luz / energía. “En este diagrama de Feynman, un electrón y un positrón se aniquilan, produciendo un fotón (representado por la onda sinusoidal azul) que se convierte en un par quark- antiquark, después de lo cual el antiquark irradia un gluón (representado por la hélice verde)”. Tiempo t se equipara a ‘materia que viaja en el tiempo’.

La confusión y la complicación de la antimateria yuxtapuesta y la expansión del universo son razones por las que no me suscribí a ellas .

douG

Nota: Esa es una confusión dentro de la (s) ciencia (s) que requiere un conocimiento especial para comprender y descifrar, etc. (términos y postulados que conducen a malentendidos / preguntas) y, a menudo, conduce a la discordia / discordia / confusión dentro de la ciencia misma. Esa confusión es una cavidad dentro de la comunidad científica, es evidencia de que con demasiada frecuencia los términos especiales / matemáticas o conocimiento / comprensión impiden que muchos estudiantes / profesionales y otros intelectos se involucren, contribuyan o comprendan; por los términos ilógicos como: antimateria, postulados sobre la velocidad de la luz, la energía oscura, la materia oscura, el universo se está expandiendo, etc.

Hay muchas respuestas aquí. Pero no veo uno real.

Cuando se descubrió la antimateria, primero teóricamente y luego casi de inmediato mediante la observación de productos de desintegración de rayos cósmicos en una cámara de nubes, los físicos sensibles que normalmente admiro se volvieron locos, y sin pensar imaginaban que también serían anti-tiempo y anti-gravedad.

Después de todo, acabábamos de descubrir la mecánica cuántica, la conversión de la materia en energía y la distorsión del espacio y el tiempo por la materia-energía. Parecía que todo era posible.

Scrrraaaaatch! (sonido del brazo de tono siendo arrancado de un LP de vinly y el video se detiene).

El tiempo tiene que ver con el orden de la memoria y la estadística irreversiblemente de la entropía. La última vez que revisé, no había antídoto para las estadísticas. Los eventos que involucran antipartículas se volverán caóticos en la misma dirección que las partículas ordinarias. No se ordenarán espontáneamente. Eddington ya había hecho esta exposición, pero la gente estaba demasiado emocionada para pensar. Sí, los físicos secretamente desearían poder violar las leyes de la física también.

En física cuántica, el comportamiento temporal de una onda cuántica de energía bien definida se describe mediante la expresión matemática [math] \ exp (-i \ omega t) [/ math], donde [math] i [/ math] es el raíz cuadrada de menos uno, [matemática] \ omega [/ matemática] es la frecuencia angular, y [matemática] t [/ matemática] es el tiempo.

Cuando Dirac resolvió su ecuación para el electrón, encontró “estados de energía negativos”. En realidad, lo que había encontrado eran soluciones que se veían así: [matemáticas] \ exp (+ i \ omega t) [/ matemáticas]. Dado que la frecuencia angular [matemática] \ omega [/ matemática] está relacionada con la energía, los tomó como estados de energía negativos. Tales estados harían que el universo fuera inestable, por lo que postuló que todos estaban “llenos”. Eso condujo a un universo con masa infinita, pero eso no lo molestó. Un “agujero” en ese estado sería un “anti-electrón” y cuando Anderson encontró esas partículas y las denominó “positrones”, Dirac recibió un Premio Nobel.

Décadas después, Richard Feynman interpretó la misma ecuación de manera diferente. En lugar de energía negativa, postuló que el signo menos debería ser absorbido por la coordenada del tiempo. Entonces tendríamos partículas de energía positiva moviéndose hacia atrás en el tiempo. Interpretó el positrón como un electrón de energía positiva que retrocede en el tiempo.

Así es como “se ve” en las ecuaciones, pero las ecuaciones utilizadas por Feynman (y todos los demás) no postulan una dirección al tiempo, por lo que no hay inconsistencia. ¿Los positrones son electrones “realmente” que se mueven hacia atrás en el tiempo? No necesariamente. Esa es solo una forma de ver las ecuaciones.

El verdadero movimiento en el tiempo requiere que los eventos en el futuro (que aún no han sucedido) afecten los eventos en el pasado. La física no descarta eso, pero no hay observaciones físicas que lo verifiquen.

Sin entrar en demasiados detalles, esta idea proviene principalmente de los diagramas de Feynman. No significa necesariamente que viajen en el tiempo, pero la antipartícula puede representarse como una partícula normal que viaja hacia atrás en el eje del tiempo, ya que las matemáticas funcionan de la misma manera.

Sin embargo, la partícula real en sí misma, estamos bastante seguros de que avanza en el tiempo. Más discutible es su masa.

Nuevamente, estamos bastante seguros de que tiene la misma masa positiva que la partícula normal, pero hay quienes creen que podría tener una masa negativa de la misma magnitud. Esto se debe investigar con la colaboración de ALOHA en el CERN específicamente, relativamente pronto y, aunque no esperan que la antimateria “caiga” hacia arriba, quieren confirmar definitivamente una masa positiva.

¡No puedo ver que la antimateria sea de una masa negativa, aunque espero que sea así, sería muy emocionante!

https://www.sciencenews.org/blog

Este tema tiene cierta importancia en la comprensión de la historia de la ciencia y la psicología del científico que desarrolló esta idea.

Hay una gran cantidad de científicos que se inspiraron para entrar en el campo por PAM Dirac interpretando una fórmula matemática conocida como un anti-electrón (positrón) que literalmente retrocede en el tiempo.

Dirac tenía Aspergers y a alguien en el espectro del autismo le resulta más fácil interpretar las cosas literalmente.

También es el caso de que muchos de los que tienen Aspergers tienen sinestesia, como Richard Feynman, que tenía ambos. Feynman fue uno de los inspirados por Dirac.

Existe una sinestesia del tiempo y el espacio, Vladimir Nabokov la llevó a tal extremo que interfirió con su vida diaria. Si Einstein y Dirac tuvieran sinestesia del tiempo y el espacio, la idea de que el tiempo retroceda podría haber sido más fácil.

Porque si cambia el signo de carga, y también cambia el signo de su eje de tiempo, todas las matemáticas salen de la misma manera.

Por lo tanto, no puede distinguir la diferencia entre algo que ha revertido su carga pero que avanza en el tiempo y algo que tiene carga normal pero retrocede.

Así es como los propagadores antipartículas se expresan matemáticamente; Para dibujar los diagramas de Feynman correctamente, es una convención conveniente dibujarlos con flechas que van hacia atrás en la dirección del tiempo. Creo que es una cuestión de elección si quieres tomarlo literalmente a escala microscópica.

Los muones positivos, que técnicamente son antipartículas, definitivamente no se propagan hacia atrás en el tiempo macroscópicamente: se crean en un lugar ( por ejemplo, en un objetivo de producción en un acelerador), viajan por la línea del haz a una fracción de la velocidad de la luz, se detienen en una muestra y decae un promedio de aproximadamente 2.2 microsegundos después; no salen de la muestra y suben la línea de luz hasta el objetivo de producción.

La ecuación hamiltoniana de Dirac toma la forma [matemática] H = \ overrightarrow {\ alpha} \ hat {p} + \ beta m [/ math]
donde [matemática] \ alpha = \ begin {pmatrix} 0 & \ sigma \\ \ sigma & 0 \ end {pmatrix} [/ math] y [math] \ beta = \ begin {pmatrix} \ begin {matrix} I & 0 \\ 0 & -I \ end {matriz} \ end {pmatrix}. [/ Math]

Al sustituir esto en la ecuación de Dirac obtenemos [matemáticas] \ begin {pmatrix} m & \ overrightarrow {\ sigma}. \ Overrightarrow {p} \\ \ overrightarrow {\ sigma}. \ Overrightarrow {p} & -m \ end {pmatrix} \ left (\ begin {matrix} {u} _ {A} \\ {u} _ {B} \ end {matrix} \ right) = E \ left (\ begin {matrix} {u} _ { A} \\ {u} _ {B} \ end {matriz} \ right) [/ math]

donde [matemáticas] {\ psi} (p) = u (p) {e} ^ {-ipx} [/ matemáticas] y [matemáticas] u (p) = \ izquierda (\ begin {matrix} {u} _ { A} \\ {u} _ {B} \ end {matriz} \ right) [/ math].

Al resolver esta matriz obtenemos las dos soluciones [matemáticas] u_ {A} = \ frac {\ overrightarrow {\ sigma}. \ Overrightarrow {p} {u} _ {B}} {Em} [/ math] y [math ] u_B = \ frac {\ overrightarrow {\ sigma}. \ overrightarrow {p} {u} _ {A}} {E + m} [/ math].

Cuando E <0 , es decir, para las antipartículas [matemáticas] u_ {B} = {\ chi} = \ left (\ begin {matrix} 1 \\ 0 \ end {matrix} \ right) [/ math] o [math ] \ left (\ begin {matrix} 0 \\ 1 \ end {matrix} \ right) [/ math] y [math] u_ {A} = \ frac {\ overrightarrow {\ sigma}. \ overrightarrow {p}} {Em} {\ chi} [/ math]. Pero hemos visto que la masa de antipartículas es positiva y que el concepto de un agujero como un positrón no funciona. Por lo tanto, se puede expresar como [matemáticas] u_ {A} = – \ frac {\ overrightarrow {\ sigma}. \ Overrightarrow {p}} {\ left | E \ right | + m} {\ chi} = \ frac {\ overrightarrow {\ sigma}. \ left (- \ overrightarrow {p} \ right)} {\ left | E \ right | + m} {\ chi} [/ matemáticas].

Al incorporar el signo negativo dentro de la parte de impulso, podemos decir que la partícula y la antipartícula se mueven en direcciones opuestas de tiempo (o hacia atrás en el tiempo entre sí) o que viajan en direcciones opuestas del espacio, que son las dos formas equivalentes de Diagrama de Feynman simplemente girando los ejes.

Nuevamente … el problema que todos tenemos es que el tiempo … como el espacio … es algo que existe “puramente en abstracto”. Sí, “medimos” las cosas de acuerdo con el “tiempo” (latidos por minuto para una frecuencia cardíaca) y el espacio (volumen de el flujo sanguíneo a través de la mente versus el cuerpo) pero estos son solo números … pueden ser muy significativos o pueden ser absolutamente triviales (“el significado de la vida es 42”, por ejemplo). Simplemente no lo sabemos hasta que empezamos a crear un tamaño de muestra y luego comenzar a mirar los números de esa manera.

Así que ahora tenemos “antimateria” y “tiempo atrasado”. ¿Es esta broma? ¿Cuál es su tamaño de muestra? ¿”Apenas y por lo menos un milisegundo”? Bueno … si tenemos “tiempo de atraso”, ¿cómo puede existir la antimateria?

Eso supondría un punto de referencia sorprendentemente común de “tiempo avanzando” en realidad … aunque sabemos que este es un concepto que existe puramente en la imaginación humana y en ningún otro lugar. ¿Eran las flores cuando detonamos una bomba nuclear? Si. ¿Eran las abejas? No.

¿Les importa qué hora es? No, ellos no.

Pero el sol y la sombra y el viento y el clima, etc., etc., ninguno de los cuales tiene NADA que ver con el tiempo (aunque sin duda el espacio es interesante) es importante para nuestros pequeños amigos floridos y sus lindas y bulliciosas líneas de vida bulbosas.

Entonces, la respuesta a su pregunta debería ser “cuando me muevo más rápido que la velocidad de la luz … que en realidad es solo un número … debería preocuparme por encontrar algo de la más mínima masa y no si regresaré a la Tierra para ser saludado por el hombre cro-Magnon? “Y, por supuesto, la respuesta es sí!

La gravedad SOLO importa porque el Sol es increíblemente MASIVO … ¡pero aún no lo suficientemente masivo como para doblar su propia luz!

Este es un problema real para todas estas “personas de gravitón”. El hecho es que Soyuz se desacopla de la EEI como lo está haciendo en este momento … GOTA HACIA ABAJO para todos los efectos. Las dos excepciones siguen siendo el transbordador espacial y Scott Carpenter.

¿Por qué?

Porque la gravedad es SIGNIFICATIVA por eso.

La simetría de CPT parece ser universalmente cierta. Carga-Paridad-Tiempo. Esto significa que para cualquier ecuación perteneciente a la física a nivel microscópico, si se cambian las tres, se obtiene una ecuación igualmente verdadera.

Toma un electrón que entra en una reacción. Es equivalente a un positrón (conjugación de carga) que sale de una reacción (inversión temporal) como se ve en un espejo (inversión espacial).

f (q, x, t) = f (-q, -x, -t).

Todo el operador de simetría CPT realmente solo se muestra para la fuerza débil, pero la simetría completa siempre es cierta para todas las interacciones, hasta donde sabemos.

Fue la conjetura de Richard Feynman de que una partícula y su antipartícula tienen las mismas propiedades pero viajan en direcciones opuestas en el tiempo. De esto dedujo que las antipartículas deberían comportarse como si su masa fuera negativa.

No se pudo probar de inmediato porque las partículas tienen muy poca gravitación. La idea finalmente cayó en desgracia, supongo porque las antipartículas parecen tener una masa positiva.

Según los diagramas de Feynman:

Un electrón (materia) es una partícula que avanza en el tiempo.

Un positrón (antimateria) es una partícula que se mueve hacia atrás en el tiempo.

No creo que el positrón sea solo otra cuestión.

Hablando del Mar de Dirac, sabemos que los electrones ocupan niveles de energía positivos y los positrones ocupan niveles de energía negativos. Para partículas en reposo, estamos considerando estos casos.

Sabemos que la función de onda dependiente del tiempo tiene exp (- i E t / h (bar)) para la materia donde E = mc ^ 2. La función de onda dependiente del tiempo tiene exp (- i E t / h (bar)) para la antimateria donde E = – mc ^ 2. Estas funciones de onda son útiles para hacernos comprender el escenario real. Todo el crédito va a la ecuación de Dirac.

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