¿Qué tan cerca debe estar un par partícula-antipartícula para que ocurra la aniquilación?

La mayoría de las veces he visto la afirmación de que la aniquilación de una partícula y su antipartícula ocurre cuando 'chocan' entre sí. Entonces, en otras palabras, cuando se acercan mucho, ¿verdad?

¿Qué tan cerca deben estar (para que ocurra la aniquilación)?

Las partículas normales / anti cargadas se atraerán naturalmente entre sí y conducirán a tal colisión, pero imagino que los pares no cargados podrían ser de alguna manera persuadidos a estar muy cerca, y sin llegar a una colisión. En esta situación, ¿se puede moderar la 'aniquilación' para controlar la velocidad a la que se libera la energía, o la aniquilación siempre se produce como una liberación repentina y total de energía?

Encontré una pregunta muy similar a mi pregunta aquí:

Si los átomos nunca se tocan "físicamente" entre sí, entonces, ¿cómo ocurre la aniquilación de materia y antimateria?

Pero no responde directamente a mi pregunta principal ni a la pregunta de si el evento de aniquilación se puede moderar.

Respuestas (1)

Una partícula no es realmente una partícula puntual; su posición se describe mejor mediante una función de onda: la probabilidad de encontrarlo en cualquier región particular del espacio.

Para que ocurra la aniquilación, las funciones de onda de las dos partículas deben superponerse, y en la medida en que se superpongan, habrá una probabilidad de que ocurra la aniquilación. Cuanto mayor sea la superposición, mayor será la probabilidad. "Superposición", en este contexto, es la integral del producto de las funciones de onda en todo el espacio.

Este es el punto de la respuesta a la pregunta que vinculó; ahora está preguntando (en esencia) "¿cuál es el alcance de la función de onda"?

Por supuesto, esto es una función de la masa del objeto: el principio de incertidumbre nos dice que Δ X Δ pags > ℏ . el mas conocido pags , mayor es la incertidumbre en X . O bien, cuanto más ligera sea la partícula, mayor será la incertidumbre en su posición.

No estoy seguro de en qué par de partículas/antipartículas sin carga estás pensando...

Con respecto a su última pregunta ... no hay ningún par en particular en mente, pero un neutrón / antineutrón podría servir para el debate.
La reacción de aniquilación de hadrones se complica automáticamente. Es probable que obtenga algunos pares ligeros de mesones y leptones.
Decir que una partícula es una función de onda es muy peligroso, en mi opinión (aunque de todos modos está bastante claro lo que quieres decir).
@GennaroTedesco punto justo - editado
¡Interesante! Entonces, cualquier partícula está en peligro de ser aniquilada por su antipartícula, solo que con una probabilidad abismalmente baja. ¿Cómo se calcula la superposición? ¿Integral del producto de la amplitud de probabilidad?
Siempre he pensado que "no es realmente un punto [...] la probabilidad de encontrarlo en un punto en particular ". Las explicaciones suelen ser más confusas que útiles. Si no son puntos, ¿cómo es que aún tenemos probabilidad de encontrarlos en un punto? Y en este caso: La superposición de las funciones de onda significa que es posible que las encontremos exactamente en el mismo punto, ¿no? ¿Pero la probabilidad de eso sería infinitesimalmente pequeña (si las posiciones de las partículas son independientes)? Por lo tanto, parece que todavía es necesario tener una probabilidad positiva de encontrarlos lo suficientemente cerca el uno del otro.
¿Sabrías sacar algunos números? Estaba pensando en modelar electrones-positrones como paquetes gaussianos y luego calcular la amplitud de transición a un par de fotones. Pero creo que esto es imposible de calcular. Y supongo que las ondas planas no son una aproximación válida en este caso.
@jinawee - algo relacionado . Creo que tienes que hacer esto numéricamente...
¿Significaría esto que sería seguro sujetar la antimateria con una mano enguantada, debido a la lenta velocidad de reacción de la superficie?
@SurpriseDog No, en absoluto. ¿De dónde sacaste la idea de que la velocidad de reacción sería lenta? Solo dije que necesitan estar "cerca". Pero si bien esto significa que el confinamiento magnético funciona solo para la antimateria, no significa que puedas tocarla con un guante. Si bien la materia normal "solo puede acercarse tanto" hasta que siente una fuerza repulsiva, si un átomo estuviera hecho de antimateria, seguiría adelante, y en el momento en que un átomo normal sintiera repulsión, la antimateria sufriría aniquilación. Por lo tanto, NO ES SEGURO PARA SOSTENER EN UNA MANO CON GUANTES.
@Floris Alguien lo mencionó en este chat: chat.stackexchange.com/rooms/100913/…
@SurpriseDog Ya veo: te refieres a la "bala de cañón chisporroteante". Supongo que lo que están diciendo es que el número de puntos de contacto puede ser relativamente pequeño y que la energía liberada puede suspender la bala de cañón de la misma manera que una gota de agua puede “flotar” sobre una superficie caliente. Me preocupa la masa de aire que se aniquila por segundo al golpear su objeto, y qué tan caliente lo haría. Spitballing: una presión de 1 atm significa unos 10 N/ C metro 2 . Si las moléculas de aire promedio viajan a 500 m/s, eso significa que la masa de aire que golpea un cm cuadrado es de 20 gramos. Todo lo cual aniquilaría. NO ES SEGURO.
Lo anterior fue muy aproximado y posiblemente incorrecto (tarde en la noche, sin papel). Te animo a que pruebes este cálculo correctamente por ti mismo, utilizando la conservación del momento (suponiendo colisiones elásticas). Si estoy igualado por un orden de magnitud, aniquilar 2+2 gramos de material (materia + antimateria) liberaría una asombrosa cantidad de calor, aproximadamente 4 ⋅ 10 1 6   W . Caliente. Muy caliente. Mejor deja la aspiradora encendida.
¿Qué tan cerca debe estar un par partícula-antipartícula para que ocurra la aniquilación?
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