Античестичка: Разлика помеѓу преработките

'''Античестичка''' — [[антиматерија|антиматериски]] двојник на некоја [[честичка]] со иста [[маса]] и спротивен полнеж. На пример, античестицатаантичестичката на [[електрон|електронот]] е позитивно наелектризираниот [[позитрон]] кој се добива природно во некои видови на [[радиоактивно распаѓање]].

Природните закони се речиси симетрични за античестицитеантичестичките и честицитечестичките. На пример, антипротон и позитрон можат да формираат антиводороден атом, за кој се верува дека има исти својства како и [[водород|водородниот атом]]. Ова довело до прашањето зошто формацијата на материја по големата експлозија резултирало во вселена која се состои речиси целосно од материја, а не мешавина од материја и антиматерија. Подоцна се открило дека симетријата не е перфектна, туку приближна.

АнтичестицитеАнтичестичките природно се произведуваат при [[бета-распад]]от и во заемодејството на космичко зрачење во земјината атмосфера. Бидејки полнежот се зачувува, не е возможно да се создаде античестицаантичестичка без да се уништи честицачестичка со ист полнеж, или да се создаде и честицачестичка со спротивен полнеж.

Иако античестицитеантичестичките и честицитечестичките имаат спротивни полнежи, електро неутралните честицичестички не мора да се идентични со своите античестициантичестички. Неутронот е изграден од кваркови, а антинеутронот од антикваркови, меѓу кои може да се прави разлика бидејќи при контакт, меѓусебно се анихилираат. Но некои неутрални честички, самите си се свои античестички, како [[фотонот]] и гравитонот.

Во 1932, бргу откако [[Пол Дирак]] го предвидел постоењето на позитронот, [[Карл Дејвид Андерсон]] открил дека судир на космичко зрачење може да ги произведе овие честички во Вилсонова Комора – детектор на честички во кој електрони (или позитрони) во движење можат да се откријат по трагата која ја оставаат кога се движат низ гас. Односот на електричниот полнеж наспроти масата на честицатачестичката може да се измери така што се набљудува радиусот на виткање на патеката во [[магнетно поле]]. За позитроните, поради правецот на кој се виткаат нивните патишта, најпрвин се мислело дека се електрони кои се движат во спротивна насока.

Решенија на [[Диракова равенка|Дираковата равенка]] содржеле негативни енергетски квантни состојби. Како резултат на тоа, електрон би можел секогаш да зрачи енергија и да премине во состојба на негативна енергија. Уште полошо, би можел да зрачи бесконечни количества на енергија, бидејќи постоеле бесконечно многу негативни енергетски состојби. За да не се случи оваа нефизичка ситуација, Дирак предложил “море” од електрони со негативна енергија која ја исполнува вселената, кои веќе ги окупираат сите можни пониско-енергетски состојби, така да ниеден друг електрон не може да премине во таква состојба. (поради принципот на Паули за исклучок). Понекогаш некоја од овие негативно-енергични честички би можела да се движи надвор од ова [[Дираково море]] за да стане позитивно-енергична честицачестичка. Но во тој случај би оставила “[[електронска дупка|дупка]]” во морето која би се однесувала како позитивно-енергичен електрон со спротивен полнеж. Овие тој ги разбрал како “електрони со негативна енергија” и се обидел да ги идентификува со протон во неговиот труд “Теорија за Електрони и Протони” во 1930г.

Ова укажувало на бесконечен негативен полнеж на вселената – проблем за кој Дирак бил свесен. Тој се обидел да објасни дека тоа треба да го разбереме како нормална состојба на нула полнеж. Друга тешкотија била разликата во масата на електронот и протонот. Дирак се обидувал да објасни дека ова е поради електромагнетните заемодејства со „морето“, се додека [[Херман Вејл]] не докажал дека теоријата на дупка е целосно симетрична кај негативните и позитивните полнежи. Дирак исто така предвидел реакција {{Subatomic particle|Electron}} + {{Subatomic particle|Proton+}} → {{Subatomic particle|Photon}} + {{Subatomic particle|Photon}}, каде електрон и протон се анихилираат за да се добијат два фотона. [[Роберт Опенхајмер]] и [[Игор Там]] докажале дека ова би предизвикало да обичната материја исчезнува пребрзо. Една година подоцна, во 1931, Дирак ја изменил својата теорија и ја открил честицатачестичката позитрон – нова честицачестичка со иста маса како електронот. Откритието на оваа честицачестичка следната година ги побило противречностите во неговата теорија

==Анихилација меѓу честицачестичка и античестицаантичестичка ==

Ако честицачестичка и античестицаантичестичка се во приближни квантни состојби, можат меѓусебно да се анихилираат и да произведат други честички. Реакции како {{Subatomic particle|Electron}} + {{Subatomic particle|Positron}} →  {{Subatomic particle|Photon}} + {{Subatomic particle|Photon}} (анихилација на електрон и позитрон) се пример за тоа.Реакција на анихилација на електрон и позитрон при што се добива еден фотон , {{Subatomic particle|Electron}} + {{Subatomic particle|Positron}} → {{Subatomic particle|Photon}} не е возможна во слободен простор бидејќи е невозможно да се зачуваат енергијата и инерцијата заедно во процесот. Но во Коуломбово поле, јадрото на пресликувачката инваријанца е прекршен и е можна таква анихилација

}}</ref>Спротивната реакција(во слободен простор без атомско јадро) е исто така невозможна поради истата причина. Во теоријата на квантно поле, овој процес е дозволен како интермедиерна квантна состојба за време доволно кратко за прекршокот на зачувувањето на енергијата да може да се занемари со принципот на несигурност. Поради ова можно е виртуелен пар продукција или анихилација во која една честицачестичка се движи меѓу две состојби и назад. Овие процеси се важни за [[вакуум состојбата]] и ренормализацијата на теоријата на квантно поле. Исто така отвара можност за неутрална честицачестичка да се измеша со сличен процес – комплициран пример за ренормализација на масата.

[[Квантните состојби]] на честицачестичка и античестицаантичестичка можат да се менуваат со примена на [[Ц-симетрија|конјугација на полнеж]] ('''C'''), [[П-симетрија|парност]] ('''P'''), и [[T-симетрија|превртување на времето]] ('''T''') оператори. Ако <math>|p,\sigma ,n \rangle </math> ја покажува квантната состојба на честицачестичка ('''n''') со моментум '''p''', спин '''J''' чија компонента во z-правецот е σ, тогаш

Каде '''n^c''' ја покажува состојбата на конјургиран полнеж – античестицатаантичестичката. Ова однесување под'''CPT''' е исто како тврдењето дека честицатачестичката и нејзината античестицаантичестичка лежат во иста [[несмаллива репрезентација]] на [[Поинкаре група]]. Својствата на античестицаантичестичка се споредливи со тие на честичките со ова. Ако '''T''' е добра симетрија на динамиката тогаш

Каде знакот за пропорционалност покажува дека може да има фаза на десната страна. Со други зборови, честицачестичка и античестицаантичестичка мора да имаат

Каде ''E₀'' е бесконечна негативна константа. Состојбата на вакуум е дефинирана како состојба без честицачестичка или античестицаантичестичка - <math>a_k |0\rangle=0</math> и <math>b_k |0\rangle=0</math>. Тогаш енергијата од вакуумот е еднаква на ''E₀''. Бидејќи сите енергии се мерат во однос на вакуумот, '''H''' е позитивен. Анализа на својствата на ''a_k'' и ''b_k'' покажува дека еден оператор е за анихилација на честички а другиот за античестички. Овој случај е кај фермионот.

Така што се зема во предвид растењето на модулот на негативна енергија на електронско поле наназад во времето, [[Ернст Штукелберг]] достигнал разбирање дека честицатачестичката и античестицатаантичестичката имаат еднаква маса и спин, но спротивен полнеж. Ова му дозволило да ја запише тероријата на вознемирувањето со прецизни дијаграми. Фајнман подоцна дал независна систематска деривација на овие дијаграми од формализам на честицачестичка, кои се наречени Фајнманови дијаграми. Секоја линија на дијаграмот претставува честицачестичка која се шири нанапред или наназад во времето. Оваа техника е најпознат метод за пресметување на амплитуди во теоријата на квантно поле.