Si la única diferencia entre la materia y la antimateria es su carga, ¿por qué no decimos que toda la materia tiene una carga positiva y que toda la antimateria tiene una carga negativa?

Se pone un poco más complicado que eso. Por favor tengan paciencia conmigo para explicar.

La materia y la antimateria son un tipo de materia en el sentido de que tienen masa (el tercer tipo es la materia oscura que también tiene masa). Tenga en cuenta que masa y energía son lo mismo ([matemáticas] e = mc ^ 2 [/ matemáticas]).

Hay cuatro formas en que las partículas de materia (o energía) interactúan, que se denominan cuatro interacciones fundamentales de la naturaleza o cuatro fuerzas fundamentales . Estas cuatro fuerzas son la gravedad , la fuerza electromagnética , las fuerzas nucleares débiles y fuertes .

Todas las partículas tienen una propiedad llamada isospin débil (T3), que sirve como un número cuántico y gobierna cómo interactúa esa partícula en la interacción débil. La isospin débil, por lo tanto, juega el mismo papel en la interacción débil que la carga eléctrica en el electromagnetismo, y la carga de color en la interacción fuerte. Todos los fermiones tienen un valor de isospin débil de [math] + \ frac {1} {2} [/ math] o [math] – \ frac {1} {2} [/ math].

(de Wikipedia)

Como puede ver en la primera fila, Muones , Taus y electrones son lo mismo (misma carga eléctrica = -e, misma isospin débil = [matemática] – \ frac {1} {2} [/ matemática], sin color) con diferentes masas

Lo mismo es cierto para otras filas. Los diferentes neutrinos tienen masas muy muy pequeñas pero distintas de cero, sin carga eléctrica, sin color e isospin débil = [matemática] + \ frac {1} {2} [/ matemática]. Simplemente interactúan con la gravedad y la fuerza débil y es por eso que fueron muy difíciles de encontrar.

La fuerza nuclear débil, a diferencia de otras tres fuerzas, no une las partículas de materia y es responsable de la descomposición de las partículas. Los electrones interactúan con la fuerza débil, por eso también puedes encontrarlos en la radiación [matemática] \ beta [/ matemática] causada por la desintegración nuclear [matemática] \ beta [/ matemática].

Las antipartículas tienen exactamente la misma masa que sus partículas , lo que significa que interactúan con la gravedad (por lo tanto, el espacio y el tiempo ) de la misma manera, pero interactúan con otras tres fuerzas exactamente de la manera opuesta a su partícula equivalente. Por ejemplo, Positron, que es la antipartícula de electrones, tiene la misma masa = [math] m_e [/ math], la carga opuesta = + e, el isospin débil opuesto = [math] + \ frac {1} {2} [ / matemáticas], sin color.

Es por eso que interactúan con el tiempo (misma gravedad, debido a la misma masa) de la misma manera, pero reaccionan a cualquier otra cosa de la manera completamente opuesta .

Hay un hermoso giro aquí. Todas las leyes físicas son simétricas en el tiempo (excepto la segunda ley de la termodinámica [matemática] \ Delta S> 0 [/ matemática] que establece que la entropía siempre aumenta y es por eso que los tiempos siempre tienen una dirección hacia adelante . Recuerde que la simetría del tiempo es la causa de conservación de la energía ( primera ley de la termodinámica ) .Si todo es simétrico en el tiempo, entonces podemos ver que las antipartículas son las mismas partículas que simplemente retroceden en el tiempo.

Entonces, podemos ver antipartículas como partículas normales que se mueven hacia atrás en el diente. Lo que significa que Positron es y el electrón retrocede en el tiempo de lanzamiento .

Cuando una partícula choca con su antipartícula, se aniquilan entre sí. Su masa se desvanece y se convierte en energía [matemáticas] e = mc ^ 2 [/ matemáticas].
La energía tendrá la forma de dos fotones con la misma energía (por lo tanto, frecuencia) y direcciones opuestas.

Echa un vistazo a este diagrama de Feynman. Un electrón y un positrón chocan, se aniquilan y producen dos fotones [matemáticos] \ gamma [/ matemáticos].

Echa un vistazo más de cerca. El eje vertical es tiempo y el eje horizontal es espacio.

Como puede ver, el positrón es solo un electrón que retrocede en el tiempo.

Entonces, la antimateria es materia que se mueve hacia atrás en el tiempo (eche un vistazo a la flecha del positrón, es la única flecha que se refiere hacia atrás en el tiempo).

Porque no es verdad

Protón y Electrón tienen cargas opuestas, pero ambos son materia.

La equivalencia antimater del electrón es positrón, y está cargada positivamente como un protón, pero no es como el protón.

Las cargas no son solo relativas a su contraparte antimateria, también son relativas a otras partículas, una elección y un protón tienen cargas opuestas, si asignamos la misma carga a cada uno, entonces no podríamos explicar por qué dos protones se comportan de una manera dos entre sí, pero un electrón y un protón se comportan de otra manera entre sí. A menos que esté tratando de argumentar que un positrón debe considerarse la partícula de materia y el electrón como antimateria, eso es simplemente histórico y porque descubrimos el electrón y la partícula de materia antes que el positrón y las partículas de antimateria, y además es útil Para poder agrupar todas las versiones mucho menos comunes de cada par de partículas / antipartículas bajo un encabezado, también es posible que exista una propiedad común de todos los antimateria, ya que el universo parece tener una preferencia de uno sobre el otro, recuerdo haber leído algo sobre algunos experimentos que sugieren que la antimateria se ve afectada por los campos electromagnéticos un poco más o menos (no recuerdo cuál) y esto podría estar relacionado con la razón por la cual la materia ganó en el universo primitivo.

No es solo carga: es giro, número de barión, todo tipo de cosas que no puedo recordar.

Y no toda la materia tiene carga positiva, por lo que no toda la antimateria tiene carga negativa. Los electrones (materia) tienen carga negativa, los positrones (antimateria) tienen carga positiva.