Materia - Antimateria
Preparado por:
Elsa Berríos y Javier Carrasquillo
¿Qué es materia?
En general todo lo que tiene 'sustancia‘ ; es una
forma especializada de energía con una masa en reposo
finita, que se distingue de la radiación
electromagnética. En física quizá sea mejor evitar el
término materia.
¿Qué es antimateria?
Materia formada de antipartículas. Los núcleos de
antimateria consistirían en antiprotones y antineutrones y
estarían rodeados de positrones que describen órbitas.
Cuando la materia encuentra antimateria hay
aniquilación.
Las partículas y antipartículas se crean en pares a partir
de la energía que produce otra partícula. Debido a que
las antipartículas tienen cargas opuestas, estas giran en
forma espiral en la dirección opuesta a la partícula en un
campo magnético
¿Qué es aniquilación?
Reacción entre una partícula y su antipartícula; por
ejemplo: entre un electón y un positrón. La energía
producida es equivalente a la suma de la masa en reposo
de la partículas que se aniquilan y sus energías cinéticas.
Para que se conserve el momento se forman dos fotones
que se alejan en direcciones opuestas. Estas radiación
(radiacíón de aniquilación) esta en la región de los rayos
gamas ( γ) del espectro electromagnético. La aniquilación
tambien puede ocurrir entre un nucleón y su antipartícula.
En este caso se producen mesones.
Cuando una partícula y su antipartícula se
encuentran, se aniquilan entre sí convirtiéndose en
energía pura. Esta energía puede entonces dar origen a
una partícula neutra portadora de fuerza, como un fotón,
un bosón Z or un gluón.
Origen de la antimateria
El concepto de antimateria
nació rodeado de una especie
de halo misterioso y visionario,
aunque en la actualidad las
partículas de antimateria se
fabrican y almacenan
cotidianamente en diversos
laboratorios especializados del
mundo, guardándose durante
meses en botellas especiales
hechas de combinaciones de
campos eléctricos y
magnéticos.
¿Como clasificamos las partículas
elementales?
• Las partículas elementales se
caracterizan por su masa,
carga, spin. Una forma de
clasificación es en leptones y
hadrones que se distinguen
por la manera como
interactúan las partículas. Los
hadrones se dividen a su vez
en bariones y mesones. Por
último, los bariones se
subdividen a su turno en
nucleones e hiperones. Otra
clasificación es la que se hace
en fermiones (que tienen spin
semientero) y bosones (de
spin entero).
La asimetría
En resumen, podría generarse una asimetría
materia-antimateria a partir de un estado
simétrico siempre que:
1.
2.
3.
No se conservase el número bariónico
Existiesen interacciones que violasen la
inversión del tiempo
El universo se hallase, en determinado
momento, en un estado de desequilibrio de
expansión extrema.
En el modelo estándar la condición 1 y la
condición 3 no se cumplen, por lo que el
origen de la materia visible sigue siendo en
él una incógnita. Sin embargo, las GUT's,
que van más allá del modelo estándar,
pueden violar la conservación del número
bariónico. Debido a esto, resurgió el interés
por llegar a una explicación de la asimetría
materia-antimateria observada. En 1978,
varios físicos teóricos, comprendiendo que
este viejo problema podría resolverse ya en
el marco de las GUT's, trabajaron
activamente calculando la asimetría para
comprobar si coincidía con la observación.
Ejemplo
☼ Un protón y el antiprotón
tienen ambas masa igual a
1836 veces la de un electrón y
spin ½ unidad, en tanto que la
del antiprotón es (-1) unidad.
La cámara de burbuja
• Esta es la fotografía, obtenida en una cámara de
burbujas verdadera, de un antiprotón (entrando
por la parte inferior de la figura) que colisiona
con un protón (en reposo) y se aniquila. Ocho
piones fueron producidos en esta aniquilación .
Uno decae en un + y un . Los piones positivos y
negativos se curvan de modo diferente en el
campo magnético.
• La cámara de burbujas es un detector más
avanzado que la cámara de niebla, pero mucho
menos poderoso que los detectores modernos.
Referencias
• Diccionario de Física
• CD-R Particle Adventure
• Quarknet
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