1 gramo de materia en movimiento a velocidades relativistas aniquilar completamente a una mayor cantidad de papelería antimateria?

Question

Esta es una pregunta sobre el concepto de masa relativista que estoy teniendo problemas para entender, sobre todo por el escenario a continuación.

Escenario Simple:

Supongamos que 1 gramo de materia es acelerado hasta el 99% de la velocidad de la luz. A esta velocidad, la masa relativista es 7 veces mayor que en el resto de la masa. Si este asunto choca con una estacionaria cantidad de 7 gramos de antimateria, las dos masas aniquilar completamente el uno con el otro? O será que la materia acaba de aniquilar a 1 gramos, el valor de la antimateria?

Si esto último es cierto, entonces lo que exactamente estoy con vistas sobre el concepto de masa relativista que hace que el primero incorrecta?

Answer 1

Un sofisticado, sin embargo, la manera fácil de ver que esta la respuesta debe ser "No". es de recordar que la velocidad es relativa - que no hay ninguna noción absoluta de la velocidad.

Usted dijo que el asunto se estaba moviendo y la antimateria todavía, pero ese punto de vista (también conocido como marco de referencia) no es privilegio de ninguna manera. Un observador en reposo con respecto a la cuestión tiene el mismo derecho a la conclusión de que la anti-materia está en movimiento, ya que tiene a la conclusión de que la materia está en movimiento.

Así que usted no puede confiar en una velocidad dependiente de la noción de masa para el trabajo de las consecuencias de la situación.

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El enfoque moderno de la relatividad es definir la (¡solamente!) la masa de una partícula o sistema como el cuadrado de su energía-impulso cuatro vectores (con los factores de $c$): $$ m = \frac{\sqrt{E^2 - (pc)^2}}{c^2} \,. $$

Lo que te han enseñado a llamar la "masa relativista", $\gamma m$, es para dentro de dos factores de $c$) describió como la "energía total" de la partícula o de un sistema.

Answer 2

La partícula-antipartícula aniquilación es en cada una de las partículas. Un electrón se aniquila en la tomografía. Uno de quark aniquila un anti-quark up. Un quark abajo aniquila un anti-quark abajo. Moviéndose a velocidades relativistas no cambia el número de partículas.

Para el caso, usted podría aniquilar a un electrón con un antimuón, ya que un electrón y el muón tener los mismos números cuánticos, a pesar de que un muón es más pesado.

También, se podría decir que el asunto es todavía y la antimateria se está moviendo, así que por la misma lógica que tendría 49 veces la cantidad de antimateria.

Answer 3

Cada partícula sólo aniquila exactamente su antipartícula. Los electrones aniquilar a los positrones. Un azul hasta quark aniquila un anti-azul anti-quark up. Un muón aniquila un antimuón. La cosa acerca de la anti-materia es que los postulados de un opuesto exacto de cada tipo de partícula (excepto para cosas como los fotones que son sus propias antipartículas). Se trata de tener idéntica opuesto partículas de igual masa (y derivados), frente a todo lo demás.

Lo que se domina sobre el concepto de masa relativista es que es una idea horrible que casi siempre van a meter en serios problemas. Relativista de la masa es energía que se mide en unidades de masa, y si usted lo usa como su masa, obtendrá el mal a la aceleración tangencial fuerzas aplicadas y casi cualquier otra situación física.

Answer 4

Al considerar relativista de velocidades, la noción de "partículas y anti-partículas" un poco borrosa. El tratamiento correcto de un relativista de electrones libres, por ejemplo, está dada por la Ecuación de Dirac, que se relaciona Dirac Spinors. Un spinor es algo así como un 4-vector, describiendo la función de onda de nuestro electrón.

En el marco del resto, dos de los spinor componentes del representará un electrón estado, mientras que los otros dos representan un anti-electrón (positrón) del estado.

Ahora viene el giro: si cambia el marco de referencia, que tienen que actuar en el spinor con una de Lorenz-boost. Esto, en general, afectan a todos los componentes de la spinor, haciendo que el positrón-relacionados con el estado de los componentes de la spinor distinto de cero. Eso significa, que realmente no se puede distinguir entre el electrón y un positrón si la partícula se mueve a velocidades relativistas w.r.t. usted.

Esto no se entiende como una respuesta a tu pregunta (no es fácil de responder), sino más bien como comentario.

Answer 5

La respuesta a la principal pregunta es no. Un gramo de materia (electrones), para aniquilar a exactamente un gramo de antimateria (positrones), independientemente de la velocidad con la que se acercan el uno al otro. Si chocan con una velocidad distinta de cero, la energía debida al movimiento también será añadido a la energía producida por la aniquilación.