Запрещают ли законы физики прямое превращение частиц в античастицы?

Могут ли античастицы рождаться только при парном рождении ? Как/какие законы физики запрещают прямое преобразование, скажем, электрона в позитрон? Нейтрон на антинейтрон?

Я видел комментарий, что это термодинамически невозможно. Истинный? Как именно? Какие-то другие способы теоретически невозможны?

Преобразование электрона в позитрон противоречило бы сохранению заряда.
@Peter Да, я только что понял это, поэтому добавил и о нейтронах.
Нейтральный К мезон колеблется между материей и антиматерией, поэтому то, что вы говорите, в общем случае неверно.

Ответы (2)

Это зависит от конкретного вида частиц. Предполагая, что Стандартная модель верна, тогда:

  • Электроны не могут превратиться в позитроны, потому что это нарушит закон сохранения заряда.
  • Нейтроны не могут преобразоваться в антинейтроны, потому что это нарушило бы закон сохранения барионного числа.
  • Когда это разрешено законами сохранения, любая частица может и обычно превращается в свою античастицу. Примеры включают нейтральные каоны , Д 0 мезоны и Б 0 мезоны . В частности, колебания каона были измерены с исключительной чувствительностью и обеспечивают некоторые из самых сильных известных физических ограничений за пределами Стандартной модели.
  • С нейтрино история сложнее, но если немного упростить, то мы до сих пор не знаем, могут они или нет превращаться в свои антинейтрино.
Стоит отметить, что превращение электронов в позитроны также нарушило бы закон сохранения лептонного числа.
Следует добавить, что законы сохранения пришли из экспериментальных наблюдений и являются дополнительными аксиомами, позволяющими подобрать из общих математических решений модели те решения, которые соответствуют данным и наблюдениям.
Законы сохранения @annav являются как экспериментальными, так и теоретическими: в основе последнего лежит теорема Нётер. Вспомните также стремление избежать предложения Бора о несохранении энергии при бета-распаде, которое привело Ферми к постулированию существования нейтрино.
@Руслан, если бы не эксперименты, не было бы ни одного из известных законов сохранения, на мой взгляд. Я знаю, что красота математики убеждает многих физиков в том, что математика создает реальность, а не моделирует ее.
Эксперименты @annav — это просто набор цифр и методов. Вся логика, которая обобщает закономерности в этих числах и позволяет нам объявлять «законы», содержится в теории. Поэтому, если у вас нет и экспериментов, и теории, у вас не будет никаких законов, в том числе законов сохранения чего бы то ни было.
@Ruslan Мы видим это по-разному. Законы сохранения денег, продуктов, воды, земли и т. д. появились задолго до того, как какая-либо математика действительно стала доминирующей.
@annav Но эти вещи не сохраняются.
@ user76284 но, конечно, они есть. Вся экономика первых цивилизаций была основана на этих законах сохранения.
Обратите внимание, что избыток барионов над антибарионами в нашей Вселенной предполагает, что барионное число является лишь приблизительной симметрией, но мы не знаем, насколько приблизительной. Свободный нейтрон имеет время слабого распада около 10 3 секунды; среднее время свободных нейтрон-антинейтронных колебаний не менее 10 8 секунд, основанный на тщательном поиске таких колебаний и нахождении нуля из них.
@annav Смотрите деньги , продукты , воду и землю .
@rob конечно, мы хотим искать новую физику, я не говорю, что законы сохранения в данных необратимы, просто они начинаются с данных, и некоторые из них могут быть неверными в разных системах отсчета.
" Законы сохранения денег, продуктов, воды, земли "? Что это вообще значит??
@анна, это просто глупо. Законы сохранения выскакивают из уравнений, как только вы пытаетесь заняться какой-либо наукой. Вселенная требует законов сохранения, чтобы иметь смысл. Если у вас есть какое-то ожидание будущих событий, вы основываете его на законе (законах) сохранения.
@StianYttervik За исключением того, что они правильно отображаются только в математических моделях, тщательно отобранных для соответствия экспериментальной реальности. Математика — продукт человеческого воображения, и чтобы стать физикой, ее нужно дисциплинировать экспериментами и наблюдениями.
@john, если ты прыгнешь со скалы, сможешь ли ты взлететь или упадешь? Невозможно прожить свою жизнь, не имея каких-либо ожиданий причины и следствия. Это требует, чтобы Вселенная имела какую-то структуру. Это, в свою очередь, вытекает из законов сохранения.
@StianYttervik Действительно. Но эти ожидания исходят из наблюдений и экспериментов. Математика кодифицирует их, но они не происходят из математики.
@JohnDoty правильно. Можно придумать любое количество математических теорий с красивыми законами, функциональная зависимость которых не имеет ничего общего с нашей нынешней реальностью. Научная фантастика пошла дальше :)
Это исключает самый очевидный пример; π 0 превращается в свою античастицу каждый раз, когда звонит колокол.

Что препятствует возникновению конкретного взаимодействия, так это применимые законы сохранения, которым необходимо подчиняться. В ваших двух примерах:

  1. Превращение электрона в позитрон нарушило бы закон сохранения заряда, а также нарушило бы сохранение лептонного числа, то есть реакцию е + → е − запрещен.

  2. Преобразование нейтрона в антинейтрон, поскольку барионное число не сохраняется, н → н ¯ также запрещено.

Вы обнаружите, что другие взаимодействия разрешены только в том случае, если соблюдаются соответствующие законы сохранения.

Запрещают ли законы физики прямое превращение частиц в античастицы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v