Como sabrán, todas las partículas elementales se describen como “excitaciones” o “cuantos” de algún “campo” correspondiente. Por ejemplo, los fotones son cuantos del campo electromagnético, y los electrones son cuantos del “campo de electrones”.
Esos campos, uno para cada tipo de partícula, se comportan de alguna manera como la superficie de un lago. La superficie es la analogía del campo, y cuando le arrojas una piedra, es como tener una interacción (o agregar energía) en un punto del espacio. Esta interacción (la roca, su energía) crea ondas en la parte superior de la superficie. Esas ondas son como la excitación de su campo, son las partículas que se extienden a lo largo.
Además, las olas tienen crestas y valles. La analogía es que la cresta se puede ver como una “partícula”, y el “canal” que es como una “anti-cresta” se puede ver como la “antipartícula”. Son los dos lados de un objeto similar: la superficie del lago o el campo elemental.
Por eso, comparten propiedades similares: “masa” y “giro” son propiedades fundamentales del campo, de modo que una partícula y su antipartícula deben tener la misma masa y el mismo giro.
Además, cuando los dos se encuentran, su superposición se cancela entre sí. Al igual que una cresta y un valle de la misma amplitud que se superponen.
Debido a que se cancelan entre sí, sus propiedades de carga deben ser opuestas (¡para cancelar!). De lo contrario, puede terminar creando cargos de la nada. Tenga en cuenta que esto es cierto no solo para la carga eléctrica, sino también para otras propiedades de interacción: cargas de color, cargas débiles, etc.
Para resumir: todas las partículas elementales vienen en pares: la “partícula” y su “antipartícula” porque así es como funcionan los campos. Puede visualizarlos como la cresta y la depresión de las excitaciones del campo. Y todas sus propiedades internas son opuestas. Cuando uno está cargado positivamente, el otro está cargado negativamente, etc. para todos los dichos ‘números cuánticos “. Y todas sus propiedades fundamentales de espacio-tiempo son las mismas (masa y espín // no hay tal cosa como masa negativa y espín negativo) .
Entonces, para el campo de electrones, tiene dos partículas “simétricas”: el electrón y el positrón (= anti-electrón). El electrón y el positrón tienen la misma masa y el mismo giro 1/2. Y tienen carga eléctrica opuesta y carga débil opuesta. No tienen carga de color.
Para el fotón, es su propia antipartícula. Ellos son iguales. El fotón y el antifotón tienen la misma masa (de hecho, masa = 0), tienen el mismo giro 1 y no tienen carga de ningún tipo. ¡Lo que hace que el fotón y el antifotón sean los gemelos más idénticos!
¿Qué pasa con el proceso de aniquilación?
Cuando un electrón y un positrón chocan, se aniquilan entre sí. Pero qué significa eso ? Significa que todas las cantidades físicamente conservadas antes de la colisión deben ser iguales a las de la colisión.
Por lo tanto, todas las propiedades internas se cancelan entre sí (las cargas son opuestas, se suman a cero), pero todas las propiedades de “espacio-tiempo” se suman: la masa + energía cinética del positrón y del electrón se suman, y así para el espín 1 / 2.
Es por eso que cuando un electrón y un positrón chocan, se desvanecen y se transforman la mayor parte del tiempo en fotones de energía total (electrón de masa + positrón de masa + energía cinética relativa), y giran 1 (spin 1/2 + spin 1/2 composiciones )
Cuando dos fotones chocan, bueno, debes respetar las mismas reglas de energía-momento y conservación de espín, así como garantizar la conservación de la carga. Dependiendo de la energía inicial y las probabilidades cuánticas correspondientes, puede dar lugar a nuevos fotones, así como a un par de positrones de electrones, o pares de quark-antiquark a protón-antiprotón, etc.
