Аннигиляция

[Solaris86]

Подскажите, почему аннигиляция возможна между частицей и не соответствующей ей античастицей? Например, протон и антинейтрон или нейтрон и антипротон?

[arseniiv]

Вы спрашиваете, по какой причине истинно то, что на самом деле ложно. Как ответить на такой вопрос?

[Solaris86]

arseniiv в сообщении #1026220 писал(а):

на самом деле ложно.

Я увидел в википедии про эти аннигиляции.

[Munin]

Ну а зачем читать-то викимусорку?

[Dmitriy40]

Может быть перед аннигиляцией происходит распад (анти)нейтрона? Тогда противоречий нет. Только частиц в результате больше.

[Pphantom]

Solaris86 в сообщении #1026376 писал(а):

Я увидел в википедии про эти аннигиляции.

А был ли мальчик?

Я к тому, что хотелось бы получить конкретную ссылку на то, что Вы увидели. Мне подобного упоминания в русскоязычной или англоязычной Википедии найти не удалось.

[levtsn]

http://www.sciencedirect.com/science/ar ... 740400702X

Цитата:

Study of antiproton annihilation on neutrons into ωπ−π0
Crystal Barrel CollaborationC AmslerK Wittmack

Data are presented on antiproton neutron annihilation at rest into ωπ−π0 taken with the Crystal Barrel detector at LEAR (CERN) using a liquid deuterium target. The partial wave analysis shows evidence for at least two ωπ vector resonances above the ρ(770) ground-state. Possible evidence for a third ρ′ state with a mass around 1180 MeV is discussed. The results are compared to model dependent predictions concerning the nature of the ρ′ states.

Keywords
AntiprotonSpectroscopyVector mesons

Ну и в вики и в выдаче гугла присутствует аннигиляция протон антинейтрон.

[fizeg]

Есть распространенное магическое понимание слова "аннигиляция" типа "материя уничтожается антиматерией и превращается в чистую энергию". А на деле это просто процесс, в котором влетает пара частица-античастица, а вылетает всякий хлам (часто включая рожденные пары частиц-античастиц), но не исходная пара.

Ну столкнутся протон с антинейтроном, ну народится кучка пи-мезонов, включая минимум один заряженный. Называть это аннигиляцией? Не называть? А разница-то какая???

[Pphantom]

fizeg в сообщении #1026431 писал(а):

Ну столкнутся протон с антинейтроном, ну народится кучка пи-мезонов, включая минимум один заряженный. Называть это аннигиляцией? Не называть? А разница-то какая???

В общем-то никакой, но тогда исходный вопрос теряет смысл.

[arseniiv]

Если аннигиляцией называть всё подряд, тогда нет смысла вообще использовать этот термин, т. к. для всего подряд уже есть название.

[fizeg]

Я могу сильно сузить, но только в случае столкновения фермионов с антифермионами. Фермионная линия порваться не может, но в результате взаимодействия может менять сорт. Тогда процессами аннигиляции можно назвать те, в которых изначальные частица и античастица являются концами одной фермионной линии

[Munin]

Тут можно подумать, что вопрос не в том, как это правильно называется, а в том, почему это на самом деле происходит.

В общем, в 19 веке - в начале 20-го физики думали, что весь мир состоит из вещества и взаимодействия. Взаимодействие удалось свести к гравитационному, электрическому и магнитному - а потом объединить электрическое и магнитное. Но взаимодействие оставалось штукой, которая играет вторые роли. Вещество - вот оно, есть от начала времён, и останется тоже до конца, а взаимодействие только дёргает его туда-сюда. Были известны превращения: сначала химические (одни вещества в другие), потом электрохимические, и потом атомные (одни атомы превращались в другие). Но эти превращения удавалось рано или поздно объяснить как перекомбинацию каких-то неделимых элементов. В химии молекулы по-разному собираются из атомов. В электрохимии - можно отнимать и добавлять отдельные электроны, так что получаются разные ионы. В атомных изменениях - в конечном счёте, ядро атома составлено из протонов и нейтронов, и их можно по-разному перекомбинировать.

Ближе к середине 20 века, физики обнаружили и начали изучать другие взаимодействия: слабое и сильное (сначала на ядерном уровне). И вот тут они столкнулись с новой ситуацией: взаимодействие может изменять вещество. Скажем, в ядре происходит притягивание протонов и нейтронов, аналогично тому, как притягиваются между собой разноимённые электрические заряды:

Но при этом, излучая $\pi$-мезон, протон превращается в нейтрон, и наоборот, нейтрон превращается в протон. Это новая ситуация. Взаимодействие в какой-то мере уравнивается с веществом: была одна частица, появились две новые, каждая из которых не совпадает с исходной. Это удалось описать на основе квантовой теории. В классической теории взаимодествие происходило непрерывно, электрон "излучал" электромагнитное поле постоянно, а не отдельными порциями-фотонами, и поэтому описать такие изменения было бы трудно.

Релятивистская симметрия квантовой теории потребовала, чтобы каждое взаимодействие свершалось в нескольких равноправных вариантах. Частицы могут входить в точку взаимодействия как из прошлого, так и из будущего, и расходиться тоже в обоих направлениях. "Частица, движущаяся задом наперёд во времени" - это, по сути, античастица, если читать её в обычном порядке времени. Таким образом, появилась аннигиляция: частица может развернуться назад во времени, и уйти в прошлое. Для нас это будет слиянием и исчезновением частицы и античастицы. Но такое не может произойти без взаимодействия: частица и античастица должны "оставить след", по законам сохранения энергии и импульса. И вот тут, если мы возьмём взаимодействия "старого типа", то частица и античастица будут точно совпадать, а если - взаимодействия "нового типа", такие, которые меняют частицу, то теперь и античастица - может быть античастицей от другой частицы. Например, протон и антинейтрон. Или два разных кварка. Или электрон и антинейтрино. Такие процессы возможны - просто их не принято называть аннигиляцией. Но от настоящей аннигиляции они отличаются довольно незначительно, не по сути.

-- 12.06.2015 19:14:48 --

fizeg в сообщении #1026431 писал(а):

Есть распространенное магическое понимание слова "аннигиляция" типа "материя уничтожается антиматерией и превращается в чистую энергию".

Насколько я понимаю, есть строгое (не магическое) понимание слова "аннигиляция", типа "частица сталкивается с античастицей, и получается промежуточное состояние с квантовыми числами вакуума".

Есть чем крыть? :-)

[Solaris86]

Munin в сообщении #1026448 писал(а):

Релятивистская симметрия квантовой теории потребовала, чтобы каждое взаимодействие свершалось в нескольких равноправных вариантах. Частицы могут входить в точку взаимодействия как из прошлого, так и из будущего, и расходиться тоже в обоих направлениях. "Частица, движущаяся задом наперёд во времени" - это, по сути, античастица, если читать её в обычном порядке времени. Таким образом, появилась аннигиляция: частица может развернуться назад во времени, и уйти в прошлое. Для нас это будет слиянием и исчезновением частицы и античастицы.

Вот это информация, о которой я даже не слышал... Частицы из прошлого и античастицы из будущего.
Собственно, конечная цель вопроса про аннигиляцию: возможно ли спонтанное образование вещества из фотонов? Известный пример, когда аннигилирует электрон и позитрон с образованием гамма-квантов и наоборот когда из гамма-квантов рождается пара электрон-позитрон. Вот я и подумал, а могут ли также из гамма-квантов рождаться пары протон-антипротон и нейтрон-антинейтрон? И продолжение: если при этом где-то рядом будут глюоны, то возможно ли спонтанное образование атома из родившихся электронов, протонов и нейтронов?

[arseniiv]

Solaris86 в сообщении #1026466 писал(а):

Вот я и подумал, а может ли также из гамма-квантов рождаться пары протон-антипротон и нейтрон-антинейтрон?

Может, может. Начиная с энергий $2m_p$ и $2m_n$.

Solaris86 в сообщении #1026466 писал(а):

И продолжение: если при этом где-то рядом будут глюоны, то возможно ли спонтанное образование атома из родившихся электронов, протонов и нейтронов?

Во-первых, зачем вам глюоны? Во-вторых, вероятность будет какой-нибудь страшно низкой — ведь должен родиться вполне определённый набор пар, потом частицы должны разлететься с определёнными импульсами (от своих античастиц подальше, а друг к другу поближе), после чего куда-то сбросить энергию от образования ядер и атомов, т. к. что попало законы сохранения не разрешают.

[Solaris86]

arseniiv в сообщении #1026471 писал(а):

Во-первых, зачем вам глюоны?

А как без глюонов нейтроны и протоны удерживаться рядом будут, формируя ядро?

arseniiv в сообщении #1026471 писал(а):

Во-вторых, вероятность будет какой-нибудь страшно низкой — ведь должен родиться вполне определённый набор пар, потом частицы должны разлететься с определёнными импульсами (от своих античастиц подальше, а друг к другу поближе), после чего куда-то сбросить энергию от образования ядер и атомов, т. к. что попало законы сохранения не разрешают.

Вот отсюда вытекает такой вопрос: рождение пар различных частиц и античастиц - это процесс случайный или же им можно управлять (например, создал одни условия, родилась пара электрон-позитрон, вторые условия, родилась пара нейтрон-антинейтрон, третьи условия, родилась пара протон-антипротон)?