¿Por qué un electrón y un positrón deberían tener la misma vida útil?

Según Particle Data Group:

vida útil de las partículas

fuente: datos

Las partículas y sus antipartículas (es decir, la antimateria) tienen la misma vida útil.

El electrón/positrón por ejemplo tiene un mínimo de 6.6E28 años. Esto se verificó experimentalmente para el electrón aquí en este artículo de 2015: papel (ver también aquí en el artículo de portada de esta historia IOP )

Sin embargo, no hay ninguna verificación experimental de por qué las antipartículas estables como el positrón deberían tener la misma vida útil que sus contrapartes de partículas normales (por ejemplo, el electrón).

Me parece que esto es más como un ansatz teórico.

¿Hay alguna verificación experimental alguna vez para lo anterior?

Esta podría ser información crucial. ¿Quizás además de la carga y la quiralidad hay algo más relacionado con la interacción de las antipartículas estables con el espacio vacío que podría explicar por qué la materia es dominante en nuestro Universo y no se aniquila con la producción de la misma cantidad de materia y antimateria durante el Big Bang?

Es un ansazt teórico y se deriva del modelo estándar. Usted mismo dice que está comprobado experimentalmente con un mínimo de 6.6E28 años. Así que no hay nada que invalide el ansatz. ¿Qué más verificación quieres?
El documento experimental de 2015 fue para el electrón, no para el positrón, que yo sepa. Creo que es importante verificar experimentalmente la vida útil de las antipartículas estables porque si se viola la igualdad, esto podría ser una posible explicación del problema no resuelto de materia-antimateria.
¿Qué quiere decir con "una verificación experimental de por qué ..."? Los experimentos no nos dicen la respuesta a la pregunta de por qué . Verifican, o contradicen, las predicciones de los modelos teóricos, y estos modelos son donde las preguntas de por qué pueden encontrar una respuesta (al menos en la medida en que las preguntas de por qué tienen respuesta).
En ausencia de evidencia experimental de la vida útil del positrón, ¿por qué hemos decidido que el positrón tiene la misma vida útil que la de un electrón? La pregunta está dirigida a los teóricos. ¿Hay una prueba teórica definitiva para eso? ¿Qué otras leyes se violan cuando se descubre que estos dos no tienen la misma vida útil? En mi opinión, vale la pena investigar este tema.
Es una consecuencia directa del Modelo Estándar (SM) como ya mencioné. Hay muchos más experimentos, y posiblemente más simples, para intentar invalidar el SM.
Según tengo entendido, se debe a la simetría de carga, es decir, cambiar solo el signo de la partícula no cambia las propiedades esenciales de la materia compuesta por esa partícula. Sin embargo, puede existir cierta asimetría entre partículas y antipartículas, porque parece que el universo está lleno de materia, pero no de antimateria. Entonces, en algún momento de la formación del universo, las antipartículas podrían tener propiedades ligeramente diferentes a las partículas. Pero esto aún no se ha confirmado, porque el modelo estándar no puede explicar si hay simetría de carga, por qué no vemos antimateria en cantidades moderadas en el universo.

Respuestas (1)

En la tabla, todas las partículas excepto el electrón y el positrón (y el protón-antiprotón) son partículas que se desintegran. Las tasas de descomposición permiten el cálculo de la vida útil de estas partículas y eso es lo que se muestra en la última columna. Tenga en cuenta que el electrón y el positrón tienen una referencia (1), que no ha copiado para nosotros, y el enlace que proporciona no es de la publicación en sí, solo para la imagen en wikipedia.

(1)

Borexino es un detector de centelleo líquido ubicado a gran profundidad en el Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS, Italia). Gracias a la inigualable pureza de radio del centelleador ya la bien entendida respuesta del detector a baja energía, se obtuvo un nuevo límite en la estabilidad del electrón para decaer en un neutrino y un solo fotón monoenergético. Este nuevo límite, τ > 6.6 ∗ 10 28 yr al 90% CL, es 2 órdenes de magnitud mejor que el límite anterior. El resto de los números son tiempos de vida derivados de experimentos que miden las desintegraciones de las partículas, pero para el electrón y el positrón, este debe ser el límite de vida útil más bajo del experimento .

Los límites para las partículas que se desintegran que se muestran en la tabla se deben a errores experimentales y de cálculo, no al tiempo de vida, si lo hay; el número dice que el electrón es estable dentro de los errores experimentales.

Dentro del modelo estándar, la vida útil de las antipartículas es la misma que la de las partículas, y esto se ha comprobado experimentalmente.

Pero incluso si se pudiera tener un experimento correspondiente para los positrones, los errores experimentales no dirían nada acerca de la simetría axiomática de los tiempos de vida entre el electrón y el positrón. Los experimentos para el positrón serían diferentes y mucho más difíciles de realizar, por lo que los errores experimentales serían diferentes, pero esto sería irrelevante para probar los supuestos axiomáticos del modelo estándar.

Lo mismo es cierto para lo que se da a la derecha para el protón antiprotón, que podría decaer como predicen algunos modelos. Es el protón cuya vida útil se puede comprobar con mucha precisión. Los antiprotones conllevan los problemas de producción y fácil aniquilación en cualquier configuración experimental.

Definitivamente vale la pena preguntarse cuál es el límite inferior más alto conocido en la vida media del positrón que se obtiene directamente (y sin pasar por argumentos de simetría). Ciertamente no será tan ridículamente alto como el 10 28 yr figura dada para electrones.
FYI, la referencia [1] se puede encontrar siguiendo el primer enlace a los datos donde puede encontrar el enlace a [1]
@EmilioPisanty, claro, pero esa es otra pregunta.
@fyrepenguin gracias.
@ PM2Ring cierto, no me di cuenta cegado por las débiles partículas de descomposición :). voy a editar
@annav Esa parece ser la pregunta exacta que se hace aquí. Esta respuesta no responde a la pregunta porque parte de la suposición de que la vida útil de las antipartículas es la misma que la de sus contrapartes de partículas. Pero la pregunta es pedir confirmación experimental de eso en el caso específico de positrones y electrones.
@ user3728501 la suposición es teórica y es axiomática en el modelo estándar, pero se verifica experimentalmente en busca de partículas/antipartículas que se descomponen como piones y kaones, etc. Es cuando uno discute qué parecen partículas estables, ya que no se han visto desintegraciones para el electrón, que los límites son límites de medición experimental, para el electrón y el protón.
Como explico, los positrones y los antiprotones tendrán límites experimentales enormemente mayores debido a sus interacciones con el material de los detectores. Entonces la aceptación de que el positrón tiene el mismo límite experimental que el electrón se basa en la validación con datos de todo el modelo estándar. No se puede verificar experimentalmente con una precisión que sería convincente.
@fyrepenguin tardío gracias por el enlace
¿Por qué un electrón y un positrón deberían tener la misma vida útil?
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