materia e antimateria

ivan86

Non sono un Fisico ma qualcosa sulla Fisica della particelle conosco, diciamo l'A nemmeno l'A B C :mrgreen:

Se ricordo bene nel modello standard ad eccezione del fotone tutte le particelle hanno una corrispondente antiparticella costituita da antimateria.
Esistono quindi due processi, quello di annichilazione e quello di produzione di coppie.

In quello di annichilazione materia e antimateria si incontrano e si da vita a questo processo altamente energetico, le due particelle di disintegrano e si ha l'emissione di radiazione elettromagnetica in particolare di raggi gamma. In pratica tutta la massa delle due particelle e la loro energia cinetica si converte in energia radiante secondo la nota equazione di Einstein.

Infatti i Fisici usano quella equivalenza per misurare la massa in elettronvolt, facendo due conti la massa di un elettrone può essere espressa come 0,511 MeV e quindi la sua annichilazione con l'antielettrone porta alla produzione di una energia totale di almeno 1,022 MeV.
Perciò i raggi gamma risultanti da questo processo hanno sempre una energia non inferiore a questo valore, ad essere pignoli hanno questo valore se erano precedentemente a riposo altrimenti bisognerebbe includere l'energia cinetica.

Viceversa il processo di "materializzazione" o produzione di coppie, la parola coppie indica proprio che si creerà particella e antiparticella ovviamente dello "stesso tipo", nel senso che non si crea un elettrone ed un antiprotone ma un elettrone e il SUO antielettrone.
La creazione di coppie può avvenire attraverso le collisioni (quello che fanno al CERN ad esempio), collisioni fotone-fotone oppure fotone e forte campo elettrico.
In questo caso per produrre una coppia il fotone deve possedere almeno l'energia pari alla somma delle masse delle particelle che si creano, nell'esempio di prima 1,022 MeV.
L'eventuale energia in avanzo diventa cinetica e si ripartisce fra la coppia formata.

Ciao

tuvok

Ivan,
quello che dici è corretto ma in questo caso le cose sono leggermente diverse

nel vuoto non c'è l'energia necessaria per la creazione delle due particelle, tuttavia esse "si devono" formare in ossequio al principio di indeterminazione di heisenberg (applicato, per esempio in qeusto caso, alle onde elettromagnetiche).
Una teoria che "spiega" come cio' possa accadere è che in qualche modo istantaneamente si ha a disposizione l'energia necessaria, le particelle si formano, poi si ricombinano e "restituiscono" l'energia che avevano preso in prestito per formarsi!
(quindi, mediamente, l'energia è nulla e le particelle non ci sono! ecco il vuoto "medio"!!!)
come tutto (o quasi) quello che riguarda la meccanica quantistica è molto difficile comprendere e capire fino in fondo il meccanismo ed è molto difficile accettarlo (la nostra mente non è abituata a ragionare in termini di meccanica quantistica e, infatti, ci sarebbero mille obiezioni possibili

), però ci sono tantissime evidenze seprimentale (come sai senz'altro benissimo) che ci "costringono" ad accettarla :lol:

ivan86

Si, la mia reply voleva solo descrivere i due processi che descrivono materia e antimateria.

Circa la presenza di fluttuazioni fra materia ed antimateria che si combinano e scombinano per poi ricombinarsi è cosa nota e viene chiamato quantum vacuum.

In questo processo però l'energia media non è nulla ed è stato verificato sperimentalmente con l'effetto Casimir.

Al tempo quando ho letto di queste considerazioni ho cercato di farmi una idea sul perchè alla fine si avesse una energia così piccola ma non nulla come conseguenza di queste fluttuazioni nel vuoto.

La mia interpretazione era legata essenzialmente all'energia cinetica che come ho detto prima può essere barattata in quei processi di ricombinazione.
Il fatto è che particella e antiparticella prima di ricombinarsi possono avere urti elastici con altre particelle e considerato il sistema Universo si avrebbe non solo la conservazione della quantità di moto ma anche dell'energia cinetica.
Se una coppia prima di ricombinarsi acquista a causa degli urti maggior energia cinetica allora anche la radiazione a seguito dell'annichilazione ha energia maggiore e quando a seguito di una nuova collisione si divideranno ancora particella ed antiparticella queste avranno una energia cinetica superiore a quella che avevano precedentemente (prima dell'urto).

Questa cosa ovviamente non può continuare all'infinito acquistando sempre più energia cinetica poichè se una coppia l'acquista un'altra la perde, però se fin dall'inizio a seguito dell'esplosione del bigbang c'era "energia cinetica" in surplus allora questa è destinata a conservarsi e nel momento in cui si trasforma in "radiante" è effetto Casimir.

Questo era stato il mio modo personale di chiudere il cerchio, tanto fra le tante teorie strampalate e speculative che esistono una personale che ti aiuti e ricordare le cose non fa poi molto danno. :mrgreen:

ciao

GHISO983

non tutte la particelle hanno l'antiparticella....
o visto in un altra prospettiva, ci sono particelle che sono anche antiparticelle di se stesse (il fotone è antiparticella di se stesso e ci sono anche alcune particelle pesanti particolatri che sono antiparticelle di se stesse)
Cmq il processo di produzione di coppie non produce energia se non vicino al buco nero.
Cmq per evidemziare il fenomeno in maniera sperimentale, occorrerebbe creare uno strumento che fornisce l'energia reale a questa particella, altrimenti non lo osservi.
come dici giustamente il processo di produzione di coppie ha come energia minima 1.022 eV se non metti uno strumento che fornisce al vuoto l'energia necessaria, appunto i 1.022 eV il fenomeno non puoi osservarlo, detto papale papale il fenomeno di fatto non avviene!!!
Infatti è solo uno dei tanti metodi matematici per spiegare altri fenomeni!

ivan86

mmmh... ma io non ho detto che la produzione di coppie produce energia, se leggi vedi che ho scritto proprio il viceversa, ovvero che per produrre una coppia lo scontro fotone-fotone o fotone-campo elettrico deve possedere una energia tale da poter creare la coppia.

Di fatto la radiazione deve avere energia pari ad almeno quella della coppia che si andrà a produrre.

Quindi la produzione di coppie assorbe energia, non la produce.

ciao

GHISO983

Infatti si parla di produzione di coppie nel vuoto che è un processo virtuale che in realtà non avviene non è una produzione di coppie, è solo un fenomeno che serve per spiegare alcune reazioni, nella realtà nel vuoto non si forma nulla a meno che non esiste un oggetto che fornisca l'energia necessaria al rendere reali le particelle.
Insomma non è vero che nel vuoto si formano e si disintegra in continuazione materia ed antimateria non succede è solo un modo di pensare che piace tanto ai fisici e che io francamente non capisco....

ivan86

Qui siamo nel poco conosciuto ma avevo letto che queste fluttuazioni spontanee nel vuoto erano proprio la causa dell'effetto Casimir che invece è verificabile.

tuvok

GHISO983 ha scritto:

Infatti si parla di produzione di coppie nel vuoto che è un processo virtuale che in realtà non avviene non è una produzione di coppie, è solo un fenomeno che serve per spiegare alcune reazioni, nella realtà nel vuoto non si forma nulla a meno che non esiste un oggetto che fornisca l'energia necessaria al rendere reali le particelle.
Insomma non è vero che nel vuoto si formano e si disintegra in continuazione materia ed antimateria non succede è solo un modo di pensare che piace tanto ai fisici e che io francamente non capisco....

pare che in qualche cimitero tedesco abbiano trovato un po' di tombe di meccanici quantistici del secolo scorso vuote con un cartello che recita "torno subito, vado un attimo in liguria a fare un servizietto" :lol:

GHISO983

è solo un accrocchio matematico non è che nel vuoto accada realmente, o cmq accade solo in condizioni particolari!

GHISO983

Faccio un esempio si dice spesso che l'iterazione elettromagnetica avviene tramite scambio di fotoni....
ma non si tratta di fotoni reali, solo che l'equazione che descrive l'energia della forza elettromagnetica esercitata tra due particelle è identica a quella che si avrebbe se si considerasse il fotone come mediatore della forza, le equazioni sono identiche.
Ciò non implica necessariamente che ci debba essere un fotone reale che parte dalla particella A e viene assorbito dalla particella B e viceversa, vuol dire solo che se si scambiassero un fotone reale l'effetto sarebbe assolutamente identico.
E comunque aggiungo che i diagrammi di Feymann vogliono sempre una particella come scambiatore di forza, e nel caso EM si tratta del fotone, ma nessuno ha dimostrato che parte un vero fotone, si sa solo che matematicamente è la stessa cosa....

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