¿Qué sucede con la gravedad después de la aniquilación de la materia y la antimateria?

La aniquilación produce fotones gamma, cuya energía total se suma a la energía total$E_0=\sqrt{p^2 \,c^2 + m^2\,c^4}$anteriormente contenida en la energía cinética de materia / antimateria (la$p\,c$plazo) y el "congelado" en masa en reposo (el$m\,c^2$término). Entonces la energía se conserva.

En cuanto a la gravedad, las ecuaciones de campo de Einstein "no pueden distinguir la diferencia" entre la "materia/anitmateria" y los "fotones": ambos son prácticamente iguales y su "masa gravitatoria efectiva" es$E_0/c^2$. Busque el tensor de energía de estrés : este es el lado de la "fuente" de las ecuaciones de campo de Einstein que engendra la "curvatura" (desviación del postulado paralelo de Euclides) del espacio-tiempo. Hay algunas sutilezas, porque el SE Tensor es un tensor, no un escalar, pero si piensas en todas las "cosas" como una fuente gravitatoria de masa gravitacional$E_0/c^2$, esta es una buena imagen mental. Entonces, en el momento de la colisión, nada cambia mucho en lo que respecta a la gravedad. El cambio de materia/antimateria a luz cambiará la forma en que el tensor SE y, por lo tanto, la curvatura del espacio-tiempo evolucionan con el tiempo, porque la materia/antimateria y la luz tienen diferentes ecuaciones de propagación (la primera se propaga a una velocidad menor que la de la luz).

Según la relatividad general, la fuente de la curvatura/gravedad del espacio-tiempo es el tensor de tensión-energía. La masa aporta energía de reposo$mc^2$pero no es la única forma de energía que influye en la gravedad. Por lo tanto, no es exactamente cierto decir que la masa causa la gravedad, pero la energía sí. Los fotones producidos durante la aniquilación transportarán energía y, por lo tanto, también afectarán el campo gravitatorio.

La idea de que la gravedad proviene solo de la masa solo se mantiene en el límite no relativista. En un tratamiento completamente relativista, que es necesario para comprender cualquier proceso que involucre la aniquilación de partículas, debe usar el tensor de energía de tensión total. Este tensor incluye la masa, pero también incluye, por ejemplo, la energía de los fotones creados en la aniquilación.