¿Qué barreras existen para evitar que transformemos un barión en un antibarión?

Irías en contra de todos los conocimientos conocidos de física de partículas.

Las partículas y antipartículas se diferencian por los números cuánticos que son inmutables en el modelo estándar, es decir, existen leyes de conservación estrictas o leyes de conservación que rigen las interacciones que se ha demostrado que se mantienen una y otra vez.

Ningún interruptor de este tipo puede salir, así que ríndete o escribe ciencia ficción,

Como lo enfatizó Manishearth desde el principio, la conservación de la carga eléctrica es probablemente la restricción más seria. Entonces, esperar que el protón se convierta en un antiprotón es casi inútil. Sin embargo, en el modelo estándar de física de partículas, el número bariónico no se conserva exactamente. Más precisamente, es una simetría de la teoría clásica, pero es violada por la anomalía quiral cuántica . Puedes pensar en el barión (digamos, neutrón) y el antibarión correspondiente como dos mínimos de un potencial con la misma energía, pero separados por una barrera. Para que el barión se convierta en antibarión, tiene que hacer un túnel a través de la barrera. La tasa de tunelización es muy pequeña . (A temperatura cero, se suprime como$e^{-c}$dónde$c$es inversamente proporcional al acoplamiento electrodébil y mayor que 100.) Malas noticias.

Ahora un poco de exageración teórica. Estabas preguntando acerca de convertir la materia en antimateria como un proceso de baja energía . Desde el punto de vista de la teoría del campo efectivo, tal proceso necesariamente debe ser fuertemente suprimido. O procede a través de la anomalía electrodébil mencionada anteriormente, o utiliza alguna física nueva y desconocida. No hay otra manera, ya que el modelo estándar está muy bien probado en experimentos con colisionadores. Cada vez que se trata de una nueva física, la probabilidad de los procesos en los que interviene será suprimida por algún poder de$E/M$dónde$E$es la baja energía y$M$la escala masiva de la nueva física. Los límites experimentales actuales de la nueva física que viola las leyes de conservación presentes en el Modelo Estándar, como la conservación del número de bariones o leptones, son muy estrictos, lo que dificulta la escala posible.$M$muy alto. En particular, si alguna nueva física violara el número bariónico, se produciría una descomposición del protón en partículas más ligeras. Esto no se ha observado hasta ahora, y para apreciar lo improbable que es, tenga en cuenta que el límite inferior experimental en la vida útil del protón es actualmente algo$10^{30}$años.

Respuesta corta: ríndete ahora. La conservación del número de bariones, el número de leptones, la extrañeza, el encanto, el fondo y, lo que es más importante, la carga hacen que su trabajo sea difícil.

Respuesta larga: estoy ignorando los problemas de conservación de carga de vez en cuando; ya que no es divertido si lo tomas en cuenta

Bueno, ni bariones ni leptones. Y también tenemos conservación de carga en el camino.

bariones

Tenemos conservación del número bariónico$B=\frac{1}{3}(\text{number of quarks-number of antiquarks})$, que tiene valores opuestos para los pares partícula-antipartícula. La única forma de convertir un barión en su antibarion sería bombardearlo con un antibarion diferente con (negativo) el doble del número de bariones (y también el doble de carga negativa). Y eso requeriría energía (para crear el antibarión).

leptones

Para los leptones, tenemos la conservación de los números de leptones$L_e,L_{\mu},L_{\tau}$. Dudo que exista alguna reacción en la que un leptón se convierta en un antileptón, ya que los leptones solo pueden tener un número de leptón$\pm1$, y las reacciones de partículas involucran dos reactivos (IIRC). No estoy considerando oscilaciones de neutrinos aquí; hacen posible hacer cosas como esta. El único neutrino naturalmente abundante es el electrónico (quizás no abundante naturalmente, pero fácil de generar pasivamente); desafortunadamente, tiene muy poca energía. Y todo el asunto de la oscilación de neutrinos todavía se debate. De todos modos, su fuente de neutrinos sería una sustancia en descomposición beta; y hay formas diferentes y más fáciles de obtener energía de eso.

mesones

Es más fácil para los mesones, aunque todavía hay restricciones (conservación del encanto, topness, bottomness). Debido a estas restricciones, las únicas conversiones posibles serían para estos mesones (y sus antimesons):$u\bar{d} (\pi^\pm),d\bar{t},u\bar{t}$. El último está de todos modos en superposición con su antipartícula, por lo que obtenemos un total de dos pares de reacciones de conversión partícula-antipartícula.

bosones de calibre

(No estoy seguro de si los bosones de calibre pueden hacer tales reacciones)

Análisis de factibilidad de mesones

De todos modos, la antimateria = energía ilimitada es algo bastante exagerado. Por aquí, tenemos dos posibles candidatos.$d\bar{t}$no es una partícula común (no sé si ha sido sintetizada; los top quarks son bastante difíciles de crear, y Wikipedia no tiene datos en su lista de mesones), y de todos modos es bastante inestable. Tendrías que bombear un montón de energía para crearlo, y eso anula el propósito.

Factibilidad de pi-mesón

$u\bar{d}/\bar{u}d (\pi^\pm)$es interesante, ya que es una partícula común en los núcleos. Pero está atado por dentro (no exactamente, es parte del "mar" de partículas virtuales, pero eso lo empeora), y se descompone bastante rápido. Entonces tendrías que romper el átomo (sí, obtendrías energía de eso, pero no si lo separas en nucleones), "atrapar" un mesón pi, convertirlo en una antipartícula por medio del "interruptor cuántico". ", y colisionarlo con otro mesón pi (alternativamente, sin el "interruptor cuántico", puede encontrar un mesón pi opuesto). Y eso te dará una pequeña cantidad de energía en comparación con tus esfuerzos. También necesitaría suministrar alguna partícula con carga opuesta para conservar la carga. Haciéndolo más complicado.

Conclusión

Así que no, no es una buena fuente de energía. No funciona para protones/neutrones/electrones; solo funcionará para dos partículas (una más si consideramos las oscilaciones de neutrinos). Ninguno de los dos es factible. Quédate con la fisión-fusión.