Decaimiento de la materia

Estaba viendo el documental de Stephen Hawking y allí explica cómo se dio cuenta de por qué los agujeros negros finalmente se desintegran:

Hay ondas en el espacio, una antipartícula y una partícula se crean por un breve tiempo y luego se aniquilan entre sí. Cuando esto sucede muy cerca de un agujero negro, a veces se succiona una antipartícula, pero la partícula normal escapará. Por lo tanto, la radiación del agujero negro se debe al escape de partículas adicionales y la desintegración del agujero negro se debe a que la antimateria es absorbida.

Eso me hizo pensar en lo que sucede alrededor de la materia ordinaria. Si la antipartícula está lo suficientemente cerca de una partícula normal, se aniquilará. Entonces, ¿es esto lo que es responsable de la descomposición radiactiva? ¿Y cómo afecta a la materia normal? ¿Por ejemplo un ser humano? ¿Significa que todos los átomos eventualmente se desintegrarán?

No soy experto en gestión de calidad, por lo que si puede explicarlo en términos sencillos, sería muy apreciado.

¿Estás preguntando sobre el impacto de la aniquilación? Es casi cero, pero por ej. El PET es útil.
Sí, eventualmente toda la materia (lo más probable) se desintegrará, pero los agujeros negros y las ondas en el espacio no tienen nada que ver con eso. Es la fuerza electrodébil la que causa la desintegración radiactiva (al menos parte de ella) y la desintegración de protones se puede modelar de varias maneras. En última instancia, la materia tiene que ser inestable, porque no es el estado de energía más bajo posible del universo.
Observación: si los pares de partículas se crean como pares de materia/antimateria, el 50% de las veces la partícula de materia caerá sumándose a la masa en lugar de aniquilarla, si esa descripción de la situación se toma literalmente.
@XerenNarcy No existe la masa negativa. Cuando se crea un par protón/antiprotón virtual, ambas partículas tienen la misma masa, 1. No soy físico y no puedo explicar por qué esto no es una violación de las leyes de conservación, pero he oído una explicación. eso tiene algo que ver con la "incertidumbre" y el intervalo de tiempo extremadamente corto durante el cual existen las partículas. Pero, si una partícula escapa del agujero negro y la otra no, entonces las leyes de conservación requieren que el agujero negro pierda masa. No puedo explicar cómo funciona eso tampoco.

Respuestas (3)

Al menos para la desintegración radiactiva con la que la mayoría de la gente está familiarizada, y de la que probablemente esté hablando, la causa es la fuerza electrodébil.

Voy a intentarlo, porque creo que es una pregunta divertida, pero probablemente deberías resolverlo un poco más.

Las partículas virtuales, o la creación de partículas/antipartículas, parecen 1 electrón y 1 antielectrón (por ejemplo) que existen brevemente y luego se cancelan entre sí. Si sucede en el vacío del espacio, interactúan entre sí y, puf, desaparecen. Ellos (tal como lo entiendo) toman prestada energía del futuro, se crean y se aniquilan entre sí sin crear energía neta.

Si se crean cerca de un átomo, es perfectamente razonable decir que el antielectrón se encuentra con un electrón alrededor de un átomo, pero todo lo que sucede en este escenario es que el electrón "no virtual" es reemplazado por el electrón virtual. - nada cambia realmente.

Lo mismo si tiene un quark/antiquark, donde si un quark anti-up se encuentra con un quark up en el núcleo, tiene el quark up virtual listo para reemplazarlo, por lo que no explica el cambio de protón a neutrón o de neutrón a protón. conocida como desintegración beta.

a menos que sea un bosón W o Z virtual. . . No estoy seguro de adónde ir con eso, ya que está un poco por encima de mi nivel de pago, pero hay una pregunta al respecto aquí: ¿Los bosones W y Z son virtuales o no?

Tu idea, creo, funciona para la captura de electrones. (Tanto la captura de electrones como la descomposición beta se describen en el enlace a continuación).

http://www.livescience.com/49254-weak-force.html

Sin embargo, soy un profano que disfruta de la física como un pasatiempo, no un profesor, así que toma mi explicación con una pizca o dos de escepticismo.

... ¿es esto lo que es responsable de la descomposición radiactiva?

Una especie de... desintegración radiactiva ocurre cuando el estado final (resultado de la desintegración) tiene una energía más baja que el núcleo inicial y la barrera se supera ocasionalmente. Esta penetración de la barrera y el par virtual en el horizonte del agujero negro son procesos cuánticos, por lo que tienen un poco de física en común.

¿Y cómo afecta a la materia normal? ¿Por ejemplo un ser humano? ¿Significa que todos los átomos eventualmente se desintegrarán?

Afortunadamente, las ideas de Hawking no afectan a la materia normal. La creación de pares se puede utilizar para comprender por qué se evapora un agujero negro. Los núcleos y átomos estables tienen un tiempo de vida infinito: todas las correcciones de bucle cuántico de orden superior se han tenido en cuenta al calcular el tiempo de vida estable (infinito). Entonces, los seres humanos, o al menos los átomos de los que están hechos, no van a desaparecer pronto. Nuestra mejor suposición actual para el futuro del universo (digamos dentro de 100 billones de años) es un lugar frío y oscuro, sin nada, pero todos los átomos todavía están allí sin hacer esencialmente nada. Habrá fluctuaciones de punto cero, pero habrá un punto cero en esos, ¿de acuerdo?

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