¿Por qué la materia y la antimateria reaccionan tan violentamente entre sí?

Answer 1

Las partículas tienen que obedecer todo tipo de leyes de conservación. El impulso, la energía y la carga son las tres grandes propiedades que siempre se conservan.

La aniquilación tiene un poco más de sentido cuando consideras que no es una simple conversión de masa y energía. Aunque la producción de fotones (es decir, la “energía”) se favorece con bajas energías, las partículas y antipartículas que colisionan a velocidades más altas pueden producir todo tipo de otras partículas masivas.

Cuando una partícula y una antipartícula se encuentran (por ejemplo, un electrón y un positrón), no se destruyen a sí mismas. En su lugar, simplemente interactúan y se rehacen como nuevas partículas.

El tipo de partículas nuevas que se producen dependen de la carga eléctrica combinada, la energía, el giro y el impulso de la partícula y la antipartícula involucrada. Un positrón y un electrón solo crearán fotones de rayos gamma, ya que las partículas combinadas no son lo suficientemente pesadas para hacer nada con la masa. Un protón y un antiprotón producirán una colección de piones; Partículas con masa que están formadas por dos quarks.

Por qué la aniquilación ocurre en absoluto es una cuestión de electrodinámica cuántica. Es … difícil de entender. (Al menos para mí)

Las partículas tienen otras propiedades además de la carga. Los electrones, por ejemplo, tienen número de leptón. Esta es una manera elegante de decir que un electrón es un electrón y no un muón, y viceversa.

Cuando las partículas interactúan, muchas de sus propiedades deben ser conservadas. Por ejemplo, cuando un muón (una versión más pesada de un electrón) se descompone, emite un mu-neutrino (una partícula muy ligera) junto con un electrón y un * anti * electrón-neutrino solo para asegurarse de que los productos finales en general Tener el número de leptón de un muón.

La materia y la antimateria pueden aniquilarse si este tipo de propiedades se cancelan, de modo que pueden convertirse en energía pura sin tener que preocuparse de que algunas de sus propiedades relacionadas con la materia deban conservarse. Si no se cancelan (p. Ej., Anti-muon + electron) no pueden aniquilarse, aunque uno tenga una carga positiva y el otro sea negativo.

Las partículas y antipartículas realmente no hacen contacto como tales, tienen una cierta probabilidad de aniquilarse en energía. En los aceleradores de partículas, a menudo se “extrañan”, por lo que se necesitan muchos de ellos en los haces para obtener una buena tasa de interacción.

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Answer 2

Tienes razón en que los cargos se cancelan. El resultado final no tiene carga neta, ni giro neto, etc. Pero ambas partículas tienen energía de acuerdo con E = mc ^ 2, y eso no se cancela, agrega. Quitas ambas partículas y las reemplazas por un fotón que contiene toda esa energía. Para cualquier cantidad importante de antimateria, se libera una gran cantidad de energía.

• Imagina que tienes un cordón elástico. Es recto. Entonces agarras el medio y lo giras. Por un lado, terminas con un giro hacia la derecha. Y por otro lado, un giro hacia la izquierda. Puede deslizar los giros arriba y abajo de la cadena. Cuando se encuentran, se contraponen, el giro +1 se suma al giro – y p1 para ser un cable recto. Sin embargo, tomó energía para torcer el cable y se libera cuando tus giros se aniquilan. Es posible que esto no sea fácil de ver con un solo giro, pero doble el cable muchas veces, y la liberación será bastante notable. La antimateria y la materia son como los giros. Tienen valores opuestos y negarán, pero al hacerlo, liberan su energía.

Answer 3

Las partículas como los electrones y los protones son partículas estables porque tienen varias “cargas” de números cuánticos que se conservan mediante fuertes interacciones electromagnéticas. Por ejemplo, se conservan la carga eléctrica negativa del electrón y la carga eléctrica positiva del protón. También hay un número de leptón que es +1 para el electrón que se conserva, y un número de barión que es +1 para un protón que se conserva. Esta conservación del número de leptones y bariones es lo que evita que un electrón negativo y un protón positivo se aniquilen y se conviertan en múltiples fotones, por ejemplo. (En cambio, el electrón negativo y el protón positivo se convierten en un átomo de hidrógeno neutro).

Sin embargo, las antipartículas para el protón y el electrón (el antiprotón y el positrón) tienen exactamente las “cargas” del número cuántico conservado opuesto. Así que el positrón tiene una carga eléctrica positiva y un número de -1 lepton. De manera similar, el antiprotón tiene una carga eléctrica negativa y un número de barión −1. Entonces, si un positrón y un electrón se encuentran e interactúan, la suma de sus cargas de número cuántico conservadas será igual a cero tanto para la carga eléctrica como para el número de lepton. Sin embargo, esto no significa que termine con un estado inerte sin carga, todavía hay una cantidad más que se conserva: la energía.

El positrón y el electrón tienen una masa en reposo de [math] +0.51 MeV / c ^ 2 [/ math]. Cuando las dos partículas se juntan, esa masa en reposo se convertirá en energía, específicamente habrá [math] +0.51 + 0.51 = +1.02 MeV [/ math] de energía contenida en un espacio muy pequeño. Esta energía se debe convertir en partículas y las únicas partículas neutrales en las que se puede convertir son dos (o más) fotones. En particular, el caso más común sería que el electrón y el positrón se aniquilen y se conviertan en dos fotones de rayos gamma de [0,5] MeV [/ math] de [math]. Es por eso que parece que hay reacciones violentas cuando una partícula y su antipartícula se juntan, ¡la masa restante de las partículas se convierte en energía que tiene que ir a algún lugar!

Answer 4

La materia y la antimateria no se distinguen únicamente por la carga. Neutrones y antineutrones son ambos, como sus nombres implican, neutrales.

Pero cuando la materia y la antimateria de cualquier tipo se combinan, su masa se convierte en energía en forma de fotones, fotones de muy alta energía llamados rayos gamma.

Si alguna vez es posible crear y almacenar cantidades significativas de antimateria, sería la fuente de energía almacenada más potente posible.

Prácticamente lo contrario de “inerte”.

Answer 5

La diferencia es que en química, cuando se combinan algunas cosas con carga positiva con las cosas con carga negativa, las mismas cargas no desaparecen, simplemente se unen entre sí para crear una sola gota de (más) cosas que parecen neutrales desde el exterior. . Dentro del material, todavía hay cargas individuales como electrones y protones que se transportan alegremente.

Ese no es el caso con la materia y la antimateria. Combina esos dos, y el asunto en realidad desaparece . Pero, por supuesto, la energía debe conservarse, por lo que la energía de la masa en reposo (E = mc ^ 2) debe convertirse en fotones. Esto puede ser una reacción “violenta” porque se libera un montón de energía.

Answer 6

La naturaleza física de la materia y el antimater es que, si se acercan entre sí, se aniquilan a radiaciones gamma, no tiene nada que ver con la carga. Tome el electrón y el positrón (su antimateria), cada uno en un mar diferente La energía, una en energía negativa y la otra en energía positiva, según la teoría relativista especial, esto fue hecho por Dirac 1932.

Answer 7

La combinación de materia y antimateria era una entidad sin masa. La misa se creó originalmente separando la materia y la antimateria. Y esta separación requiere trabajo por hacer o, en otras palabras, se requería energía. Y eso fue una gran energía. Entonces esta energía fue almacenada en masa como mc2. Ahora, si colapsas la materia con la antimateria, obviamente resultará en la pérdida de masa y la liberación de energía almacenada. ¡¡Tan sencillo!!