¿Qué sucede en la reacción entre la materia y la antimateria? ¿Viola la ley de conservación de la masa?

Aquí, supongo que la antimateria es antimateria atómica, por ejemplo, hecha de antiatomos. Si estuviera hecho de otras antipartículas, entonces no tendría mucho efecto (aparte de descomponerse por sí solo).

Sí , la reacción entre la materia y sus partículas antimateria correspondientes es 100% eficiente, convirtiendo toda la masa en energía. Si desea encontrar la cantidad de energía producida en cualquiera de estas reacciones, simplemente multiplique la masa total (partículas más sus antipartículas) en kilogramos por la velocidad de la luz al cuadrado (9 x 1016) y obtendrá el resultado en julios.

Debido a que esta reacción es 100% eficiente, los cosmólogos creen que si no fuera por una asimetría que favorece la materia sobre la antimateria, el Big Bang puede haber aniquilado TODA la materia y producido un Universo lleno de energía solamente.
Respondido por: Paul Walorski, BA Física, Instructor de física a tiempo parcial

Cuando se trata de antimateria, el efecto de aniquilación convierte la partícula o partículas que están opuestas a la antipartícula. Un ejemplo es el electrón y el positrón. Se aniquilan entre sí por completo y la energía resultante es la radiación de rayos gamma de gama alta. Si, por otro lado, hay un ion hidrógeno y un positrón, el resultado final es un protón (tal vez un neutrón, dependiendo del isótopo) y la radiación gamma. Con anti-MATERIA depende de las partículas utilizadas. Lo suficientemente interesante, si invierte el proceso, al comenzar con la radiación de rayos gamma de alta gama, puede crear pares de electrones / positrones. Esto es mucho más difícil de hacer. Para calcular la energía de salida (o entrada), use la ecuación de energía de Einstein: E = mc2.

La antimateria es básicamente lo contrario de la materia.

En teoría, todos los tipos de materia tienen una versión equivalente de antimateria que podría haber sido físicamente posible.

Pero había principalmente antimateria al comienzo del universo, cuando había tanto antimateria como materia.

En resumen, la antimateria y la materia colisionaron, lo que se destruyó mutuamente en una destructiva “cancelación” de partículas. Técnicamente, la masa no se destruye, solo se neutraliza porque las propiedades de las partículas cambian drásticamente. Esta teoría también especula que la materia y la antimateria no pueden coexistir juntas. El universo tenía más materia que antimateria, por lo que nuestro universo, como sabemos, contiene materia, pero está mayormente lleno de un vasto espacio vacío.

La fuerza de la explosión sería bastante grande ya que una libra de materia y una libra de antimateria podrían producir una explosión de fuerza nuclear de unos pocos megatones de TNT.

Como ha señalado otro respondedor, la contraparte del electrón es el positrón, que es idéntico al electrón, excepto que tiene una carga positiva en lugar de negativa, y los quarks arriba / abajo se intercambian con sus contrapartes de quark, lo que resulta en Las propiedades opuestas.

Gracias por el A2A.

Además de aniquilarse entre sí, la explosión de energía resultante generalmente provoca una lluvia de partículas. Por ejemplo, los rayos gamma resultantes pueden emparejarse y producir más partículas. El resultado se llama ducha o cascada.

Podemos ver ejemplos de esto en la astronomía de rayos gamma VHE (muy alta energía). La luz azul resultante es la radiación de Cherenkov causada por partículas que zumban por el aire a velocidades relativistas.

También podemos ver el resultado de colisiones de materia-antimateria en el ojo humano cuando los pulsos de megavatios de rayos gamma se transmiten al ojo, ya que algunos de los pares de rayos gamma producen y se convierten en un electrón y positrón (anti-electrón), del mismo modo que en duchas de aire Cherenkov.

El paciente ve destellos azules de luz, radiación de Cherenkov por las consecuencias de las colisiones de materia y antimateria.

Muchas partículas, como los electrones, tienen una propiedad misteriosa que hace que se “conserven”, es decir, no pueden desaparecer. Para el electrón, a veces se le llama el “número de leptones”. Entonces los electrones no desaparecen.

Pero los antielectrones, llamados positrones, tienen un número de leptones opuesto. Eso significa que si un electrón encuentra un positrón, los dos pueden desaparecer juntos. Por supuesto, la energía se conserva, de modo que cuando desaparecen, la energía se libera de una forma diferente; para la combinación electrón-positrón lo que se produce es un par de rayos gamma.

(Tiene que ser un par de rayos gamma (o más), porque en el centro del marco de masa de las dos partículas, el momento es cero. No se puede conservar el momento si la partícula final es un solo rayo gamma, porque podría tener impulso cero solo si tuviera energía cero).

Se aniquilan entre sí y su masa se desvanece y se convierte en energía. La energía tendrá la forma de dos fotones con la misma energía (con la misma frecuencia) y dirección opuesta. Esta es la base de la tomografía por emisión de positrones (PET Scan). Como saben, el positrón es la antimateria del electrón.

Aquí está el diagrama de Feynman de la colisión electrón-positrón:

Como puede ver en el diagrama, puede ver un positrón como un electrón que retrocede en el tiempo .

Si por “materia” te refieres a materia bariónica normal, entonces las respuestas que dicen que se convierte en “energía pura” o radiación gamma son incorrectas . No es asi. Por lo general, aproximadamente el 50% de la energía de interacción se lleva en forma de neutrinos. Otra gran fracción termina como partículas beta (electrones energéticos). El resto será radiación gamma (fotones). Los neutrinos y los electrones son partículas estables.

Los electrones y los positrones se aniquilan para formar un par (al menos) de fotones de rayos gamma [matemática] e ^ ++ e ^ – \ rightarrow {} \ gamma + \ gamma [/ matemática]. Si tienen suficiente energía en el marco de CMS, pueden formar otras partículas típicamente inestables según el colisionador LEP.

Cuando los núcleos se aniquilan con sus homólogos de antimateria, se trata de una interacción quark-antiquark. Un protón, con configuración de quark uud podría aniquilarse con un antiprotón con configuración de quark [matemáticas] \ bar {u} \ bar {u} \ bar {d} [/ matemáticas] (neutrón / antineutrón, protón / antineutrón y neutrón / antiprotón interacciones también son posibles). Si los nucleones se mueven bastante lentamente entre sí, entonces los quarks y antiquarks se emparejarán para formar piones de varias cargas. Un par [math] u \ bar {u} [/ math] o [math] d \ bar {d} [/ math] producirá un pion neutral [math] \ pi ^ 0 [/ math], a [math] El par u \ bar {d} [/ math] formará un pion positivo [math] \ pi ^ + [/ math] y un par [math] d \ bar {u} [/ math] formará un pion negativo [math ] \ pi ^ – [/ math]. Los piones se descompondrán. En el caso de los piones cargados, la ruta de descomposición normal es [matemática] \ pi ^ + \ rightarrow \ mu ^ ++ \ nu _ {\ mu} [/ math] y [math] \ pi ^ – \ rightarrow \ mu ^ – + \ bar {\ nu} _ {\ mu} [/ math]. Los piones neutros generalmente se descomponen en un par de gammas [matemáticas] \ pi ^ 0 \ rightarrow {} 2 \ gamma [/ matemáticas]. En todos los casos hay ramas menos favorecidas, por ejemplo, un pión positivo que se descompone en un positrón y un neutrino electrónico.

Los muones creados en la descomposición del pión se descomponen a sí mismos: [matemática] \ mu ^ – \ rightarrow {} e ^ – + \ bar {\ nu} _e + \ nu _ {\ mu} [/ matemática] y [matemática] \ mu ^ + \ rightarrow {} e ^ ++ \ nu_e + \ bar {\ nu} _ {\ mu} [/ math].

Si la energía en el marco CMS de protones / antiprotones es lo suficientemente alta, se pueden crear partículas intermedias adicionales. Los rayos cósmicos a menudo implican la creación de kaon, por ejemplo, en la que aparecen extraños quarks. Los colisionadores de protones / antiprotones, por supuesto, están destinados específicamente a crear partículas intermedias exóticas.

Tenga en cuenta que un número significativo de las interacciones bariónicas implican neutrinos. Estos escapan de la reacción y solo interactúan muy débilmente con la materia a partir de entonces. Esas desintegraciones que producen positrones terminarán eventualmente en la aniquilación de los gammas.

Un proceso llamado aniquilación que es una explosión fantástica en la que la masa de materia y antimateria se convertirá en diferentes tipos de radiación. En la ciencia ficción, la antimateria es una fuente de energía muy efectiva que permite viajes interestelares. En la práctica, solo podemos producir una cantidad muy pequeña de antimateria, es decir, anti-hidrógeno, que podemos conservar durante varios segundos antes de que se aniquile en contacto con la materia ordinaria. Página en web.cern.ch No ocurre nada terrible debido a una cantidad muy limitada. de esta antimateria producida artificialmente (cientos de átomos)

No. La masa relativista de los dos o tres fotones de rayos gamma que resultan de la aniquilación de dos partículas es igual a la masa total de las dos partículas originales.

Repita: los fotones no tienen masa en reposo. Sin embargo, tienen masa relativista.

Antimateria es un término utilizado para referirse a partículas que son idénticas a las partículas ordinarias pero que tienen algunas propiedades exactamente opuestas a sus contrapartes de materia ordinaria. Cada partícula tiene una antipartícula correspondiente. Por ejemplo, la antipartícula de electrones es el positrón que tiene exactamente la misma masa que el electrón pero carga opuesta (positiva) y espín cuántico.

Cuando un electrón y un positrón entran en contacto, se aniquilan entre sí. El producto de la aniquilación es más comúnmente energía en forma de fotones. Sin embargo, también puede haber otros resultados. La aniquilación puede producir otros pares de partículas anti-partículas. Por ejemplo, la aniquilación electrón-positrón puede producir un par protón-antiprotón en lugar de “energía pura” en forma de fotones, siempre que se cumpla el principio de equivalencia de energía de masa (E = mc ^ 2).

Aunque el producto de la aniquilación nunca se puede predecir, en su mayoría resulta en la producción de fotones. Esto se debe a que cuanto mayor es la masa de una partícula, más difícil es crearla durante la aniquilación. Como un fotón tiene 0 masa en reposo, es el producto más común de aniquilación.

La ley real es la conservación de la energía, la energía y la masa son equivalentes por la ecuación E = mc ^ 2. En esa reacción, se “libera” o “crea” mucha energía, es decir, la masa que aparentemente desaparece se convierte en energía.

En Universo, (Masa + Energía) permanece conservado.

Cuando una partícula dice que un electrón interactúa con una antipartícula, digamos un positrón, entonces se colisionan. Se produce la aniquilación de pares y se producen dos fotones de rayos gamma. Se producen dos fotones para conservar el impulso lineal.

La materia y la antimateria se aniquilan entre sí, y su masa en reposo se libera en forma de energía, generalmente fotones (rayos gamma). La cantidad de energía es bastante grande: un total de aproximadamente 1 gramo de materia y antimateria produce una explosión del tamaño de Hiroshima.

La reacción de materia contra materia no viola la ley de conservación de la materia. Ambos conjuntos de partículas se convierten simplemente en energía. Nada es creado o destruido, simplemente convertido; como en economía.

Al convertirse en energía, simplemente están mucho más dispersos y son menos densos. Es algo así como cómo el hielo no se destruye realmente cuando se derrite. Simplemente se convirtió en algo mucho menos sólido.

La reacción se llama “aniquilación de pares”. Que puede suceder ilustra cómo la Relatividad Especial requiere que la antigua “ley de conservación de la masa” sea reemplazada por la “ley de conservación de la energía” relativista, a veces llamada “ley de conservación de la energía de masa”.

Realicé un experimento, esto es lo que encontré:

Usé una bola de billar para representar la MATERIA
Luego usé un haz de linterna para representar ANTIMATTER

Enfoqué la antimateria de mi linterna para colisionar con la materia de la bola de billar a una velocidad de 186,000 millas por segundo.

NO PASÓ NADA

Si se encuentran cantidades iguales de materia y antimateria, se aniquilarán entre sí, es decir, se destruirán mutuamente; con una explosión

No. La masa en reposo se convierte de acuerdo con la ecuación de Einsteins. La masa en reposo es una especie de energía sólida en polvo.

No, toda la masa se convierte en energía según la ecuación precisa de E = mc ^ 2.

Ambos combinan y liberan mucha energía. La reacción no tiene residuos.