¿Hay alguna forma de aniquilar la materia sin el uso de antimateria?

¿Hay alguna forma de aniquilar la materia sin el uso de antimateria? ¿Y viceversa? Quiero decir, por ejemplo, ¿es posible convertir totalmente la masa de un protón en "energía pura" sin usar un antiprotón?

Probablemente sea "hacer trampa", pero probablemente existan estados virtuales donde esto suceda. Simplemente no es un proceso terminado, es decir, si bien esto contribuye a algunas probabilidades, en realidad no será observable ... Por otra parte, podría reclamar pags + mi − + γ → norte + v hizo que el protón se desvaneciera sin ninguna antimateria involucrada...
¿La radiactividad cuenta? Si es así, sí. La respuesta es sí.

Respuestas (6)

La definición de una antipartícula depende de tener los números cuánticos opuestos de la partícula para que puedan aniquilarse, es decir, la suma de los números cuánticos conservados es cero. Por lo tanto, la respuesta de @mpv es adecuada.

La implicación de su pregunta es entonces: ¿la conservación del número bariónico es una ley estricta o una ley emergente que puede violarse con una pequeña probabilidad?

Existen modelos en los que los protones pueden decaer con una vida útil muy larga, según el modelo. por ejemplo , de un modelo

pags + → mi + + π 0 y entonces π 0 → 2 γ .

decaimiento de protones

entonces uno obtendría dos fotones y un electrón de esta desintegración.

Ahora del gráfico de Feynman es evidente que es un quark que desaparece. Sin embargo, la pregunta implica la desaparición de un protón. Uno puede ver en el diagrama leyéndolo de arriba hacia abajo, de derecha a izquierda, que si uno dispersa una mi − en un protón existe una probabilidad de que el protón desaparezca y una π 0 se manifestará y decaerá en dos fotones (una tercera partícula debe estar involucrada para obtener un π 0 debido a la conservación del impulso, de lo contrario, se obtendrían dos chorros de quarks, tal vez un segundo π 0 )

Entonces esto puede ser una aniquilación de un protón en fotones con la aparición de dos piones como mínimo. Conserva carga (o números cuánticos BL).

Los límites de la desintegración de protones se empujan más y más con cada experimento y, por lo tanto, esta reacción inversa tendrá una probabilidad tan pequeña que no se puede realizar en el laboratorio y esperar los resultados.

Ok, una respuesta muy exhaustiva ... entonces, tal vez la descomposición de un protón podría ser un ejemplo de aniquilación de materia sin antimateria, pero por lo que sé, todavía no hay datos experimentales o estoy equivocado.
Estás en lo correcto. Los límites se superan cada vez que oigo hablar de un nuevo experimento. La desintegración de protones aparece en teorías de modelos superiores a las estándar, pero tiene que estar dentro de los límites experimentales.
El límite inferior experimental en este modo de decaimiento del protón (ver pdg8.lbl.gov/rpp2013v2/pdgLive/… ) es 8.2 ⋅ 10 33 años (la publicación correspondiente está aquí: inspirehep.net/record/814697 ). Esto es 5.9 ⋅ 10 23 mayor que la edad estimada del universo (13.800 millones de años).

Supongo que por "energía" te refieres a fotones. Entonces quieres transformar protones en fotones.

No es posible. Violaría varias leyes de conservación, principalmente la conservación de la carga (los protones tienen carga positiva), pero también la conservación del número bariónico.

La antipartícula es necesaria para cancelar estas cargas cuánticas para hacer posible la transición.

¿No podrías arrojar el protón a un agujero negro y esperar la radiación de Hawking?
Lamentablemente, desconozco la lista actual de partículas subatómicas, así que me pregunto: ¿hay partículas (con masa en reposo) cuyos valores cuánticos (conservación de números, giro, etc.) podrían conservarse si una o más no antipartículas se convierten? a un montón de fotones?
@jinawee Incluso con un agujero negro no puedes violar la ley de conservación de carga. Si crea un agujero negro solo a partir de protones, el agujero negro tendrá carga positiva. Entonces es imposible que la radiación de Hawking sean solo fotones. Parte de la radiación debe ser partículas cargadas positivamente para llevarse toda la carga positiva que se colocó en el agujero negro cuando se creó. Si el agujero negro es neutro, entonces se le arrojaron algunas partículas previamente que cancelaron la carga positiva del protón. Ese es el mismo escenario que el uso de antipartículas.
@mpv ¿Qué pasa si arrojas un electrón al agujero negro?
@AricTenEyck Si arrojas un electrón al agujero negro, cancelas la carga eléctrica del protón. El número de bariones no parece conservarse en este caso: physics.stackexchange.com/questions/7290/… Pero aún necesita una partícula adicional que lleve una anticarga. No puedes simplemente transformar un protón en un fotón. Otro problema es que, en la práctica, el agujero negro eventualmente emitirá también bariones, incluso si es neutral. La explosión final es de alta energía con muchas partículas pesadas volando por todas partes. No serán solo fotones.
Sin mencionar que cuando tienes la aniquilación protón-antiprotón obtienes mucho más que solo fotones. Si no recuerdo mal, la mayor parte de la energía se la llevan los neutrinos. No es una planta de energía muy eficiente (y la fuente de mi disgusto favorito con Star Trek usando anti-deuterio como combustible).
La aniquilación de protones y antiprotones de @Michael todavía libera mucha energía, aproximadamente 1/3 en pi0s es aproximadamente 600M3V, que en comparación con e + e- es mucho y también para fusión o fisión. El resto en su mayoría mesones cargados que pueden ceder energía en la ionización antes de descomponerse. el promedio es tal vez 4 piones cargados, la energía perdida por cada uno es la mitad de su masa, por lo que 50 Mev a neutrinos * 4 (los electrones y positrones terminarán aniquilando el e + y la ionización en reposo, otra mitad Mev perdido) por lo que la mayor parte de la energía termina en fotones de una forma u otra. Solo alrededor del 10% de pérdida por neutrinos, ¡bastante eficiente!
@annav Supongo que originalmente leí la misma fuente que la respuesta aceptada aquí: physics.stackexchange.com/questions/73779/…

Acabo de empezar aquí, así que no tengo el representante. para comentar y no tengo tiempo para una respuesta completa, pero la idea del agujero negro mencionada en los comentarios anteriores es una buena respuesta. Consulte, por ejemplo, http://arxiv.org/abs/0908.1803v1 y ¿Cómo funcionaría una central eléctrica de agujero negro?

Incluso los agujeros negros obedecen a la conservación de carga. Un agujero negro cargado positivamente (hecho solo de protones) emitirá partículas cargadas positivamente. No puede irradiarse completamente como fotones neutros.
Pensé en lo mismo y no tengo dudas sobre las leyes de conservación de la carga, pero (y tal vez me excedo en los detalles) ¿qué tipo de radiación puede emitir un agujero negro si no son fotones?
No podrías hacer un agujero negro con protones: la repulsión electrostática sería demasiado fuerte. Una estrella es, en general, (casi) neutral. A medida que colapsa, los protones y electrones formarían neutrones (estrella de neutrones), luego, con suficiente masa, un agujero negro (casi neutral). Entonces, la conservación de la carga no sería un problema. Entonces, supongo que no convertiría directamente los protones en energía, primero se convertirían en neutrones, pero convertiría la materia en energía sin antimateria. Nota: se liberan neutrinos en la conversión a neutrones; es una interacción débil.

Un protón tiene una carga positiva, por lo que mediante la conservación de la carga no es posible reducir un protón a partículas de radiación sin carga, como fotones (suponiendo que eso es lo que quiere decir con "energía pura") Debido a la invariancia de medida, es probable que la conservación de la carga se mantenga. en toda la física futura, pero no podemos estar totalmente seguros de eso.

Es posible que se descubra alguna partícula cargada sin masa, pero eso parece poco probable. Si tal partícula existiera, un protón podría decaer y podría considerarlo como "energía pura".

Si ignoramos el "ejemplo" de un protón y consideramos la pregunta original, la respuesta es que puede ser posible reducir un átomo a fotones, pero esto es muy difícil ya que viola la conservación del número bariónico. Esto nunca se ha observado, pero existe una teoría que nos dice que la no conservación del número bariónico es posible en el modelo estándar utilizando efectos no perturbadores. También puede ser posible violar el número de bariones usando más allá de la física del modelo estándar o arrojando materia a un agujero negro y recuperando la radiación de Hawking. No es posible violar la conservación de la carga de esta manera (según nuestras mejores teorías), pero debería ser posible violar la conservación del número bariónico (a menos que haya una razón desconocida oculta por la que no es posible). Lo mismo se aplica al número de leptones para electrones.

Entonces, de acuerdo con nuestro estado actual de conocimiento, la reducción de un átomo sin carga a fotones probablemente sea posible en principio, pero no tenemos evidencia experimental para respaldar esta afirmación y es poco probable que sea algo que podamos hacer en la práctica debido a la baja tasa de barión y violaciones del número de leptones en todas las teorías conocidas.

Algunas teorías sobre el estado final del universo (como la cosmología conforme de Penrose) asumen que en escalas de tiempo muy, muy largas, toda la materia se reducirá a fotones de esta manera y estos perderán su energía a medida que el universo se expanda, de modo que solo la energía oscura (equilibrada). por una cantidad opuesta de energía gravitatoria negativa) permanece.

Bueno, la pregunta es sobre la aniquilación, no la descomposición de protones. Para la aniquilación se necesitan dos partículas,
Si el protón en un átomo se desintegra, puede dejar un positrón que se aniquila con los electrones en el átomo. Quizá podría haber explicado esto más extensamente.

La respuesta simple a la pregunta principal es sí . Hay dos formas de aniquilar la materia sin usar antimateria. Una se llama fisión y la otra se llama fusión. Aunque solo una parte de la materia se convierte en energía en cualquiera de estos procesos, la eficiencia de la "aniquilación" no es la cuestión principal. Si se requiere una aniquilación del 100% , solo la antimateria lo hará.

Tenga en cuenta que esto es posible incluso si nos limitamos a permanecer dentro de los rigurosos dominios del Modelo Estándar. Por ejemplo, se sabe que el deuterón es inestable, decaerá a través de un túnel instantáneo a un positrón y un neutrino antimuón (o un neutrino antimuón y antielectrón). El tiempo de vida del deuterón sería de unos 10^(218) años si este proceso del Modelo Estándar fuera el único proceso que contribuyó a su descomposición.

¿Hay alguna forma de aniquilar la materia sin el uso de antimateria?
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