Antipartícula
Na natureza por cada partícula de materia ordinaria existe unha antipartícula que posúe a mesma masa, o mesmo spin, e carga eléctrica contraria, este conxunto de antipartículas chámase en xeral antimateria. Existen partículas idénticas a súa antipartícula, coma o fotón, que non ten carga. Pero non tódalas 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 natureza. Doutra banda, o exceso observado de barións respecto aos antibarións, no universo, é un dos principais problemas non resoltos da cosmoloxía física.
Historia editar
No ano 1932, despois de ser precedida 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 móvense ao seu través, deixando pegadas das súas 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 téñense descuberto outros tipos de antipartículas nas colisións nos aceleradores.
Propiedades das antipartículas editar
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 compoñente 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 pódense 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 termo 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.
A interpretación de Feynman e Stueckelberg editar
Considerando a propagación cara a atrás no tempo da metade do campo do electrón que ten enerxías positivas -outra maneira de definir o positrón-, Richard Feynman mostrou que violaba a causalidade salvo que algunhas partículas puideran viaxar máis rápidas ca luz, pero entón, dende o punto de vista doutro observador inercial parecería coma si estivera viaxando cara a 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 mesma masa m e spin J pero cargas opostas. Podendo así reescribir a teoría de perturbacións de forma precisa en forma de diagramas, chamados diagramas de Feynman, con partículas viaxando adiante e cara a atrás no tempo. Esta técnica é agora a máis estendida 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.