Si los fotones son sus propias antipartículas, ¿por qué no se aniquilan?
Además, como nota al margen, ¿por qué se aniquilan las partículas y las antipartículas?
Respuestas
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Un par partícula-antipartícula real puede aniquilarse y crear dos fotones reales. La electrodinámica cuántica es invariante en el tiempo, por lo que el proceso contrario, en el que dos fotones reales desaparecen y crean un par partícula-antipartícula real, también es posible.
Pero esto no se llama "aniquilación de fotones", sino "producción de pares de dos fotones". "Aniquilación" suele reservarse para referirse a la transformación de un par partícula-antipartícula masiva en partículas sin masa.
La respuesta más sencilla a "¿Por qué se aniquilan las partículas y antipartículas?" es "¡Porque pueden!". Una respuesta un poco más complicada es que los diagramas de Feynman de la teoría cuántica sólo tienen un tipo de "vértice", y representa seis cosas diferentes dependiendo de qué partículas (reales o virtuales) entran y cuáles salen: una partícula cargada que absorbe un fotón; una partícula cargada que emite un fotón; una antipartícula cargada que absorbe un fotón; una antipartícula cargada que emite un fotón; una partícula cargada y su antipartícula que desaparecen y crean un fotón; un fotón que desaparece y crea una partícula cargada y su antipartícula. En la teoría cuántica de campos, todas ellas son fundamentalmente la misma interacción.
Fernando Briano
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¿Los fotones se aniquilan entre sí? En caso afirmativo, ¿qué producen? Si no, ¿por qué no?
En el modelo estándar de la física de partículas no existe el vértice fotón-fotón, como sí existe el vértice electrón-positrón. Los electrones y los positrones se aniquilan en muchas partículas porque los números cuánticos del electrón y del positrón suman cero, por lo que sólo puede quedar energía y momento para entrar en cualquier otro par con número cuántico que sume cero.
Los fotones sólo tienen su cuatro vector y como no hay vértice directo tienen que pasar por una partícula cargada virtual bucle para poder para dispersarse entre sí ,
Un diagrama de Feynman (diagrama de caja) para la dispersión fotón-fotón, un fotón se dispersa a partir de las fluctuaciones transitorias de carga en el vacío del otro
Cuando la energía es lo suficientemente alta en vez de salir fotones por la derecha se podrían tener partículas como en un colisionador e+e-, y hay estudios para hacer colisionadores gamma.
En ese sentido, los dos fotones entrantes añadidos de cuatro vectores que llevan números cuánticos cero, se convertirán en otras partículas, cuyos números cuánticos se sumarán a cero, lo que equivale a una aniquilación. A bajas energías de los fotones no hay suficiente energía para crear pares de partículas y de ahí la diferente terminología.
