Antipartícula
Na natureza por cada partícula de materia ordinaria existe unha antipartícula que posue a misma masa, o mesmo espín, e carga eléctrica contraria, este conxunto de antipartículas chamase en xeral antimateria. Existen partículas idénticas a súa antipartícula, coma o fotón, que non ten carga. Pero non todalas partículas de carga neutra son idénticas a súa antipartícula. Os experimentos da violación CP (ou violación carga-paridade) descubriron que a simetría temporal non se cumpría na naturaleza. Doutra banda, o exceso observado de barións respecto aos anti-barións, no universo, é un dos principais problemas non resoltos da cosmoloxía física.
Índice |
[editar] Historia
No ano 1932, despois de ser predecida a existencia teórica do positrón por Dirac, Carl D. Anderson descubriu que os raios cósmicos producían estas partículas dentro dunha cámara de néboa, (un detector de partículas), onde os electróns ou os positróns movense a o seu través, deixando pegadas das suas traxectorias, marcando o seu movemento no gas. Ao principio Anderson confundiu os positróns con electróns ordinarios pero non atopou explicación algunha ao feito de que as traxectorias dos positróns xirasen en dirección contraria á dos electróns ordinarios.
No ano 1955, Emilio Segrè xunto con Owen Chamberlain descubriron o antiprotón e o antineutrón, no seu laboratorio na universidade de California. Posteriormente teñense descuberto outros tipos de antipartículas nas colisións nos aceleradores.
[editar] Propiedades das antipartículas
Os estados cuánticos dunha partícula e da súa antipartícula poden intercambiarse aplicando a simetría de carga (C), paridade (P), e a simetría temporal (T). Si |p,σ,n> é o estado cuántico dunha partícula (n), con momento p, spin J co componente na dirección z é σ, entón temos
-
- CPT |p,σ,n> = (-1)J-σ |p,-σ,nc>,
onde nc é o estado de carga conxugado, isto é, a antipartícula. Este comportamento baixo o CPT é o mesmo que establece que unha partícula e a súa antipartícula están na mesma representación irreducible do grupo de Poincaré. As propiedades das antipartículas podense relacionar así coas das partículas. Si T é unha boa simetría da dinámica, entón
-
- T |p,σ,n> α |-p,-σ,n>
- CP |p,σ,n> α |-p,σ,nc>
- C |p,σ,n> α |p,σ,nc>,
onde o signo de proporcionalidade indica que podería existir un térmo de fase no lado dereito da ecuación, polo que a partícula e a súa antipartícula deben ter:
- A mesma masa m,
- O mesmo estado de spin J,
- cargas eléctricas opostas q e -q.
[editar] A interpretación de Feynman y Stueckelberg
Considerando a propagación cara atrás no tempo da mitade do campo do electrón que ten enerxías positivas -outra maneira de definir o positrón-, Richard Feynman mostróu que violaba a causalidade salvo que algunhas partículas poideran viaxar más rápidas ca luz, pero entón, dende o punto de vista de outro observador inercial parecería coma si estuvera viaxando cara atrás no tempo e con carga oposta.
Deste xeito Feynman chegou a entender de forma gráfica o feito de que a partícula e a súa antipartícula tiveran a misma masa m e spin J pero cargas opostas. Podendo asi reescribir a teoría de perturbacións de forma precisa en forma de diagramas, chamados diagramas de Feynman, con partículas viaxando adiante e cara atrás no tiempo. Esta técnica é agora a mais extendida para calcular amplitudes na teoría cuántica de campos.
Este gráfico foi desenvolvido de xeito independente por Ernest Stueckelberg, polo que recibe o nome de interpretación de Feynman e Stueckelberg das antipartículas.
