Otras carreras Energía en colisiones partícula-antipartícula

[mrmgranada]

En una colisión partícula-antipartícula estas se aniquilan entre sí, pero ¿qué sucede con la energía de las partículas implicadas en la colisión? ¿Se emite como radiación?


Muchas gracias

[Mossy]

Re: Energía en colisiones partícula-antipartícula

Sí, se emite radiación en forma de energía u otras partículas. Por ejemplo, en el caso de la aniquilación electrón-positrón se emiten rayos gamma.

[pod]

Re: Energía en colisiones partícula-antipartícula

En realidad, las colisiones partícula-antipartícula no son esencialmente diferentes a cualquier otro tipo de colisión.

En cualquier colisión, inciden unas partículas con una cantidad de energía total (sumando la masa de las partículas, si la tuvieran; y la energía cinética, si la tuvieran). Y de la colisión, salen otras partículas que deben sumar la misma energía (de nuevo, sumando las energías debidas a la masa y al movimiento). ¿Qué partículas salen? Pues básicamente, puede salir cualquier partícula, siempre que se cumplan unas leyes de conservación. Las leyes de conservación nos dicen que hay algunas cantidades cuya suma total debe ser igual para las partículas que entran en la colisión y para las que salen de la misma.

En este sentido, la conservación de la energía sólo es una de las leyes de conservación que se deben cumplir. También se deben conservar otras cantidades como el momento (lineal y angular), la carga eléctrica, otros tipos de carga (como la carga de color),... Después, hay otras leyes de conservación que sólo se cumplen a veces, dependiendo del tipo de interacción que gobierna la colisión (por ejemplo, la interacción electromagnética conserva el número barionico, pero algunas interacciones de la interacción nuclear débil podrían no conservarlo).

En cualquier caso, uno se puede imaginar dos partículas colisionando y dando como resultado una configuración de partículas X. Si esa configuración respeta todas las leyes de conservación, entonces ese proceso es posible, y la cuántica nos da métodos para calcular cual es la posibilidad de que eso pase. Esa probabilidad puede ser muy pequeña, pero no será cero. Sólo es estrictamente cero para configuraciones que violen las leyes de conservación. En ocasiones, la probabilidad de que entre las partículas creadas haya una partículas concreta puede ser muy pequeña. Si realmente queremos ver esa partícula, habría que hacer la colisión muchas y muchas veces esperando que, al final, podamos ver esa partícula. Por ese motivo los aceleradores de partículas generan cantidades enormes de colisiones, con la esperanza de obtener suficientes eventos de la partícula que desean estudiar.

Entonces, ¿qué pasa en una colisión partícula - antipartícula? Pues lo mismo, las partículas originales desaparecen y se crean otras. La energía, momento, carga eléctrica, etc. de las partículas originales se distribuye en las nuevas. La gracia especial que tienen las colisiones entre una partícula y su antipartícula es que la suma de todos los números cuánticos es cero (si una partícula tiene carga -e, su antipartícula tiene carga +e), y eso hace posible que en este tipo de colisiones aparezcan configuraciones totalmente neutras (en todos los sentidos). Por eso, uno de los procesos más frecuentes es que se creen dos fotones (partículas de luz; el símbolo del fotón es la letra griega gamma, aunque en realidad el fotón sólo sera lo que llamamos "rayo gamma" si su energía esta en un rango específico). Pero no es el único proceso posible (y, seguramente, tampoco será el más probable... el más probable será que la partícula y la antipartícula sigan su camino sin interactuar, seguido de colisiones elásticas). Por ejemplo, colisionando partícula y antiparicula es como en el acelerador LHC han conseguido crear (aunque por intervalos de tiempo muy pequeños) los suficientes bosones de Higgs para confirmar su existencia.