Si pudiéramos convertir una partícula en una antipartícula con un truco de física, y luego aniquilarla, ¿la energía producida violaría la ley de conservación?

Answer 1

No, convertir una partícula en una antipartícula y aniquilarla (es decir, con una segunda partícula de su tipo original) no violará la conservación de la energía. Sin embargo, eso no lo hace permitido .

Para que todo el proceso viole una ley de conservación, algunos pasos individuales deben violarla; es decir, debe haber algún primer paso donde el valor de la cantidad conservada al final del paso ya no sea el mismo que el que tenía al comienzo del proceso.

Entonces, veamos los pasos propuestos.

1. Convierte una partícula en su antipartícula .
   Las partículas y sus correspondientes antipartículas tienen energías iguales, por lo que no se viola la conservación de la energía.
2. Aniquilación entre partícula y antipartícula correspondiente .
   Esto ya se sabe que sucede en la naturaleza y, por lo tanto, no puede violar la conservación de la energía (o cualquier otra ley de conservación que creemos que es cierta). Simplemente convierte la energía ya presente en las partículas en una forma diferente (a menudo involucra fotones, pero no se limita a eso, y ciertamente no es “energía pura”).

Entonces, si no viola la conservación de la energía, ¿por qué no se permitiría, al menos en la mayoría de los casos?

Bueno, el paso # 1 casi siempre violará alguna otra ley de conservación, asociada con alguna otra propiedad de su partícula inicial: número de barión, número de leptón, carga eléctrica, etc.

Una excepción a esto (ignorar los casos triviales de partículas que son sus propias antipartículas, ya que eso no implica que se “conviertan en” nada) es una partícula llamada Kaon neutral , [math] K ^ 0 [/ math]. Esta partícula es bastante inusual, ya que se convierte espontáneamente en su propia antipartícula, y una y otra vez, una y otra vez a medida que pasa el tiempo. Este es un ejemplo de oscilación de partículas neutras.

Sin embargo, no hay mucho sentido práctico en la aniquilación de un kaón neutral con su antipartícula, ya que un solo kaón en sí mismo decaerá bastante rápido de todos modos, lo que finalmente resultará en una rociada de fotones (y con frecuencia también algunos electrones y varios neutrinos).

Answer 2

He contemplado un truco de física de ciencia ficción que consiste en abrir una pequeña puerta de entrada a un universo de antimateria que es nuestro propio y delicado, hasta los estados cuánticos de las partículas subatómicas, excepto por el hecho de que la materia y la antimateria están invertidas. La simetría sería tan perfecta que si enviara un átomo a través de la puerta de enlace, su contraparte de antimateria inevitablemente haría lo mismo, haciendo que los dos se encuentren en la boca de la puerta de enlace y se aniquilen mutuamente. La energía resultante emergería desde la puerta de entrada, la mitad hacia nuestro universo y la otra mitad hacia el universo de contraparte de antimateria. Desde la perspectiva de cualquiera de los dos universos tomada de forma aislada, la puerta de enlace sería un “motor de conversión total”: la materia entra, sale la energía. Su aparente violación de otras leyes de conservación (como los números de barión o kepton) desaparecería una vez que tome en cuenta ambos lados del espejo.

Esto no violaría ninguna ley de conservación en general; y la energía recuperada sería la masa insertada en la unidad, menos el costo de la operación de la unidad.

Answer 3

“Si pudiéramos convertir una partícula en una antipartícula con un truco de física”

¿Qué tipo de “truco de física” tenías en mente? Por lo que sé, la única forma de hacerlo es iniciar las interacciones con la partícula de su elección y otras partículas tales que, en algún punto intermedio, el número de leptón o el número de barión o ambos se cancelen (todo se convierte en bosones) y luego, retire las antipartículas del desastre en el que la energía se “cristaliza”.

Será complicado, desordenado e ineficiente, y es probable que el rendimiento no sea útil. En otras palabras, costará mucha energía.

“… entonces aniquilalo”

En otras palabras, colóquelo en contacto con otra partícula como la que comenzó como …

“¿La energía producida violaría la ley de conservación?”

No existe tal cosa como “la ley de conservación”. Existen varias leyes diferentes que requieren la conservación de varias cantidades, pero algunas de ellas no son absolutas; tienen excepciones, como la conservación del número de leptones y la del número de bariones. En lo que parece que estás pensando es en la conservación de la energía.

No sabemos exactamente qué partículas diferenciadas de sus antipartículas, pero estamos bastante seguros de que es más que solo energía; algunos físicos respetados aún consideran seriamente la sugerencia de que los positrones son electrones que viajan hacia atrás en el tiempo. Si ese es el caso, tenemos que esperar hasta que alguien invente una unidad más rápida que la luz. Ese es el único tipo de “truco” que se me ocurre y no sabemos cómo hacerlo, o cuánta energía costaría “voltear” un electrón a un positrón.

De todos modos, suponiendo que fuera “libre” de convertir las partículas en antipartículas, aniquilarlas permitiéndoles chocar con lo que solían ser no violaría la conservación de la energía.

Answer 4

Cuando dos partículas se aniquilan, nunca se aniquilan en la nada . Por ejemplo, cuando un electrón y un positrón se aniquilan, hacen un fotón. *

Por lo tanto, no, no habría ninguna violación, porque la masa-energía del par de partículas-antipartículas entraría en el fotón (u otras partículas) que produce el par.

* En realidad, para electrones reales / positrones y salida real, dos fotones, o un fotón virtual que se convierte en otras partículas.

Answer 5

La ley de conservación ya ha demostrado ser falsa en la observación de la masa y la lucha contra la masa que aparece y se iguala para desaparecer de la existencia. Esto no debe confundirse con materia y antimateria.

Answer 6

Tengo curiosidad por lo que estás imaginando cuando hablas de un “truco de física”. Los físicos no pueden hacer ningún truco que la naturaleza no haga sola. Un “truco” prohibido es “convertir una partícula en una antipartícula”, a menos que esté hablando de partículas “autoadjuntadas” que son sus propias antipartículas, como los fotones, por ejemplo. Pero por tu redacción eso no es lo que quisiste decir.

Entonces, su pregunta es algo así como preguntar: “Si pudiéramos ir más rápido que la luz con un truco de física, ¿nuestra energía cinética más que infinita violaría la ley de conservación?” [¿Conservación de qué ?]

Answer 7

Primero no juegues el truco, segundo no. La masa puede convertirse en energía y viceversa, nada se pierde.

Answer 8

La violación de la conservación de la energía es en realidad imposible en la práctica, aunque algunas teorías como la GR lo hacen, porque está consagrada en la partícula más fundamental. La energía nunca va a ninguna parte, así que romper con la conservación es imposible. Sin embargo, también gobierna y causa efectos relativistas, por lo que hay muchas posibilidades de confusión.

Answer 9

No violaría la ley de conservación de la energía masiva, pero el “truco” violaría la ley de conservación del número de barión, que no está tan bien establecido, pero nunca se ha observado que se haya violado, AFAIK, una infracción.

Answer 10

No, la ley de conservación de la energía establece que la energía no se puede crear ni destruir. A medida que las partículas se aniquilan, se convierten en energía pura.

Como afirma el principio de equivalencia masa-energía, materia y energía son equivalentes. Son lo mismo en diferentes estados.

Answer 11

Los trucos de física no pueden violar las leyes de física, sino solo explotarlos de forma inteligente. Puedes hacer trucos eventualmente jugando con las leyes de la sociedad que solo son convenciones sujetas a modificaciones. Así que incluso puedes producir dinero de la nada, pero la energía es otra historia.