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¿Materia de la antimateria va hacia atrás en el tiempo?

O: ¿puede probarse que la anti-materia es, en definitiva, nót cuestión de ir hacia atrás en el tiempo?

De la wikipedia:

Se está especulando mucho sobre por qué el universo observable es, al parecer, casi totalmente, de la materia [...] la aparente asimetría de la materia y la antimateria en el universo visible es uno de los grandes problemas sin resolver en la física.

No podía el concepto de inversión en vez de contribuir a la explicación de este problema?

Las mediciones que revelan la inversión en el tiempo deben ser raros y excepcionales, como la anti-materia.

92voto

Daniel Broekman Puntos 1951

Al mejor de mi conocimiento, la mayoría de los físicos no creen que la antimateria es en realidad la materia se mueve hacia atrás en el tiempo. Incluso no está totalmente claro lo que realmente significa mover hacia atrás en el tiempo, desde el popular punto de vista.

Si estoy recordando correctamente, esta idea de que todo viene de una historia que probablemente se originó con Richard Feynman. En el momento, uno de los grandes enigmas de la física fue la razón por la que todas las instancias de una determinada partícula elemental (todos los electrones, por ejemplo) son aparentemente idénticas. Feynman tenía muy a mano ondulado idea de que todos los electrones de hecho podría ser el mismo electrón, sólo avanza y retrocede en el principio de los tiempos y el fin. Hasta donde yo sé, esa idea nunca se desarrolló en nada matemáticamente tierra, pero lo hizo inspirar a Feynman y otros para calcular lo que las propiedades de un electrón moviéndose hacia atrás en el tiempo sería, en cierto sentido preciso que se desprende de la teoría cuántica de campos. Lo que ocurrió fue una de las partículas que coinciden las propiedades conocidas de los positrones.

Sólo para dar una idea aproximada de lo que significa para una partícula que se "mueven hacia atrás en el tiempo" en el sentido técnico: en la teoría del campo cuántico, las partículas llevan consigo cantidades de diversas cantidades conservadas en que se mueven. Estas cantidades pueden incluir la energía, el impulso, la carga eléctrica de "sabor", y otros. Como las partículas se mueven, estas cantidades conservadas producir "corrientes" que tienen una orientación basada en el movimiento y el signo de la conserva de la cantidad. Si se aplica la inversión de tiempo del operador (que es un concepto puramente matemático, no es algo que se invierte tiempo), se invierte la dirección del flujo de corriente, lo que equivale a invertir el signo de la conserva de la cantidad por lo que (a grandes rasgos) de giro de la partícula en su antipartícula.

Por ejemplo, considere la posibilidad de la corriente eléctrica: la que surge del movimiento de la carga eléctrica, y la dirección de la corriente es un producto de la dirección de movimiento de la carga y el signo de la carga.

$\vec{I} = p\vec{v}$

La carga positiva se mueve de izquierda a ($+q\times -v$) es equivalente a la carga negativa se mueve a la derecha ($-q\times +v$). Si usted tiene una corriente de electrones que giran a la derecha, y de aplicar la inversión de tiempo del operador, convierte a la derecha de la velocidad a la izquierda con velocidad de ($-q\times -v$). Pero usted podría obtener el mismo resultado si en lugar de la conversión de los electrones en los positrones y permitirles continuar para pasar a la derecha ($+q\times +v$); de cualquier manera, usted termina con la carga neta positiva de flujo de movimiento a la derecha.

Por el camino, de lectura opcional si usted está interesado: no es muy básico (aunque difícil de demostrar) teorema en la teoría cuántica de campos, el TCP teorema que dice que si se aplican las tres operaciones de inversión de tiempo, la carga de la conjugación (interruptor de partículas y antipartículas), y la paridad de la inversión (creación de reflejo de espacio), el resultado debe ser exactamente equivalente a lo que empezó. Sabemos a partir de datos experimentales que, bajo ciertas exóticas circunstancias, la combinación de la carga de la conjugación y la paridad de la inversión que hace no dejar todos los procesos físicos sin cambios, lo que significa que el mismo debe ser cierto de inversión de tiempo: la física es no el tiempo de reversión invariante. Por supuesto, ya que no podemos realmente revertir el tiempo, no podemos probar exactamente de qué manera esto es cierto.

65voto

heathrow Puntos 25

La antimateria es en cada preciso sentido de la materia en movimiento hacia atrás en el tiempo. La noción de "moverse hacia atrás en el tiempo" es absurdo en una formulación Hamiltoniana, porque toda la descripción sólo se puede ir hacia adelante en el tiempo. Esa es la definición de lo que el Hamiltoniano no--- se lleva adelante en el tiempo un poco. Así que si usted formulación de la mecánica cuántica el Hamiltoniano manera, esta idea es difícil de entender (aún se puede hacer--- Stueckelberg descubierto esta conexión antes de la ruta integral, al campo de Hamiltonianos eran la única herramienta).

Pero en Feynman de partícula de la ruta integral de la imagen, al parametrizar las partículas por su worldline momento adecuado, y a renunciar a un mundial causal de la imagen en favor de la división de partículas y de unirse, las trayectorias de las partículas son consistentes con la relatividad, pero sólo si las trayectorias de espalda-en-trayectorias de tiempo, donde coordinar el tiempo de las garrapatas en el sentido opuesto a tiempo.

Se miró en el formalismo Hamiltoniano, la coordinación del tiempo es la única noción de tiempo. Así que los caminos por los que el buen tiempo de las garrapatas en la dirección inversa parecer un tipo de partícula, y estas son las antipartículas.

A veces hay un idenification, de modo que una partícula es su propia antipartícula.

Precisa consecuencia: teorema CPT

La "C" operador de cambios de todas las partículas de antipartículas, P operador refleja todas las direcciones del espacio, y el operador T refleja todos los movimientos (y lo hace haciendo compleja conjugación). Es importante entender que T es un operador en estados físicos, no de manera abstracta flip tiempo, concretamente voltea a todos los ímpetus y angular momenta (un disco giratorio que gira en el otro sentido), así que las cosas están yendo hacia atrás. La paridad operador voltea todas las direcciones, pero no angular momenta.

El teorema CPT dice que cualquier proceso que involucra a la cuestión pasa exactamente lo mismo cuando se hace a la inversa movimiento, en un espejo, a la antimateria.

El CPT operador nunca es la identidad, a un lado de la caja real de un campo escalar. CPT que actúa sobre un electrón produce una tomografía por el estado, por ejemplo. CPT actuando sobre un fotón produce un fotón va en la misma dirección, con frente a la polarización (si P es el elegido para reflejar todos los ejes de coordenadas, esto es un mal convenio fuera de 3+1 dimensiones).

Este teorema está demostrado por señalar que un CPT operador corresponde a una rotación de 180 grados en la teoría Euclidiana, como se describe en la Wikipedia.

Precisa consecuencia: cruce

Cualquier amplitud que involucran partículas(k_1,k_2,...,k_n) es analítica en el entrante y saliente momenta, aparte de polo y cortar las singularidades causada por la producción de los estados intermedios. En el árbol a nivel de la teoría de perturbaciones, estas amplitudes son analíticos, excepto cuando la creación de física de partículas, donde se encuentran los polos. Por lo que la dispersión de las amplitudes de sentido para cualquier valor complejo de la momenta, ya que va alrededor de los polos no es un problema.

En términos de mandelstam variables 2-2 de dispersión, s,t,u (s es el CM de energía, t es la transferencia de impulso y u otra transferencia de impulso, para que el otro crea partículas), la amplitud es una analítica de la función de s y t. Las regiones donde las partículas son en la masa de la envoltura dada por mandelstam la trama, y hay tres regiones diferentes, correspondientes a a+B va a la C+D , Cbar + B va a Abar+ D, y Un + Dbar va a C+Bbar. Estos tres regímenes son descritos por la exactamente la misma función de s,t,u, en tres desconectado regiones.

En starker términos, si usted comienza con la pura dispersión de partículas, y analyticaly continuar las amplitudes con partículas con entrantes impulso k (energía positiva) y el negativo k, usted encontrar la amplitud de la antipartícula del proceso. La antipartícula amplitud está determinada únicamente por la analítica contination de la partícula de la amplitud de la energía-impulso invertido.

Esto corresponde a la toma de salida de partículas con energía positiva y el impulso, y darle la vuelta a la energía y el impulso a los valores negativos, por lo que se sale de la otra forma con la energía negativa. Si usted identificar las líneas en los diagramas de Feynman con las trayectorias de las partículas, esta región de la amplitud da la contribución de los caminos que van hacia atrás en el tiempo.

Para cruzar es el otro enunciado preciso de "Antimateria es cuestión de ir atrás en el tiempo".

Causal fotos

La idea de ir atrás en el tiempo es acausal, es decir, se excluye automáticamente en una formulación Hamiltoniana. Por esta razón, se tomó un largo tiempo para que este enfoque sea apreciada y aceptada. Stueckelberg esta propuesta de interpretación de las antipartículas en la década de 1930, pero su presentación se pegue.

En los diagramas de Feynman, el futuro no está determinado del pasado, dando un paso hacia adelante paso de tiempo por el paso de tiempo, se determina trazando trayectorias de las partículas de un adecuado tiempo de buen tiempo. El diagrama de formalismo, por tanto, es filosóficamente muy diferente de la de Hamilton campo de la teoría del formalismo, tanto Feynman era un poco decepcionado de que eran equivalentes.

Ellos no son tan fácilmente equivalente cuando vaya a la teoría de las cuerdas, ya que la teoría de cuerdas es una teoría de la matriz formulado completamente en Feynman idioma, no en el Hamiltoniano del lenguaje. La formulación Hamiltoniana de cadenas requiere de una especial rebanar del espacio-tiempo, e incluso entonces, es menos claro y elegante que el de la formulación de Feynman, que es como acausal y extraño. Las cadenas de volver atrás en el tiempo como partículas, ya que se reproducen punto de partículas en el infinito de la tensión.

Si usted filosóficamente aversión acausal formalismos, se puede decir (en la teoría de campo) que el formalismo Hamiltoniano es fundamental, y los que creen en el cruce y CPT y, a continuación, usted no tiene que hablar de ir atrás en el tiempo. Desde el cruce y CPT son exactamente las manifestaciones de la declaración de que la antimateria es cuestión de ir atrás en el tiempo, que realmente no están diciendo nada diferente, salvo filosóficamente. Pero la filosofía que motiva a cruzar y CPT.

19voto

Jon Galloway Puntos 320

Esto se refiere a Feynman 1949 teoría.

Ver http://www.upscale.utoronto.ca/PVB/Harrison/AntiMatter/AntiMatter.htmlenlace de texto

Desde allí: "De Feynman de la Teoría de la Antimateria

En 1949 Richard Feynman ideado otra teoría de la antimateria.

El diagrama espacio-tiempo para la producción de par y la aniquilación aparece a la derecha. Un electrón que viaja a lo largo de la parte inferior derecha, interactúa con algunas energía de la luz y comienza a viajar hacia atrás en el tiempo. Un electrón que viaja hacia atrás en el tiempo es lo que llamamos un positrón. En el diagrama, el electrón viaja hacia atrás en el tiempo interactúa con algunos otros energía de la luz y comienza a viajar hacia adelante en el tiempo otra vez. Tenga en cuenta que todo, no es sólo un electrón.

Un amigo mío que se encuentra la imagen de un electrón viaja hacia atrás en el tiempo, interpretado por nosotros como un positrón, para ser aterrador.

Feynman en su papel original que propone esta teoría escribió:

"Es como si un bombardier volando bajo, sobre un camino de repente ve a tres caminos y es sólo cuando dos de ellos vienen juntos y desaparecen otra vez que él se da cuenta de que él simplemente ha pasado por un largo zigzag en un solo camino." (Physical Review 76, (1949), 749.)

Tenga en cuenta que su teoría es otra eco del hecho, se indicó anteriormente, que una carga negativa de objeto que se mueve de izquierda a derecha en un campo magnético tiene la misma curvatura positiva objeto que se mueve de derecha a izquierda.

Su teoría es matemáticamente equivalente a la de Dirac, aunque las interpretaciones son muy diferentes. Que el formalismo físico utiliza a la hora de tratar con la antimateria es generalmente una cuestión de la que forma tiene la estructura más simple para el problema específico a ser resuelto.

Tenga en cuenta que en su teoría, no hay ninguna pareja de producción o la aniquilación. En lugar de que el electrón no es más que la interacción con la radiación electromagnética, es decir, en luz. Así, todo el proceso es sólo otro aspecto de el hecho de que las cargas eléctricas acelerar emitir los campos eléctricos y magnéticos; aquí el proceso de radiación es suficientemente violento para invertir la dirección de los electrones de los viajes en el tiempo.

Nambu comentó sobre su teoría en la década de 1950:

"El tiempo pierde sentido como un indicador del desarrollo de los fenómenos; hay partículas que fluyen hacia abajo, así como por la corriente del tiempo; la eventual creación y aniquilación de pares que puede ocurrir ahora y, a continuación, no es la creación o la aniquilación, sino sólo un cambio de dirección de movimiento de partículas, desde el pasado al futuro, o desde el futuro al pasado." (Avances en la Física Teórica 5, (1950) 82).

Sobre Formalmente Equivalente Descripciones ...."

A continuación, mezclar en otro muy interesante problema, es decir, el origen de la aparente de la materia a la antimateria asimetría en el universo observable (constató la ausencia de la aniquilación de la radiación, excepto en circunstancias especiales), y el punto en el que puede estar relacionado con un problema difícil, de hecho, a saber, el origen de los tiempos de la asimetría. Uno de los problemas en un momento, por favor. Tal vez separadas las preguntas, pero las respuestas no es probable que sean más o menos por encima de su cabeza, ya que, en la medida en que son incluso parcialmente entendida, que todavía están siendo descubierto.

9voto

saint_groceon Puntos 2696

Hay una técnica inexactitud en decir que la antimateria se mueve hacia atrás en el tiempo (lo que significa). En la teoría cuántica de campos obtenemos energía positiva soluciones normal (partículas) y de la energía negativa de las soluciones. La energía negativa soluciones se comportan en el tiempo como si fueran de propagación hacia atrás en el tiempo. Pero son no las antipartículas, que son sólo la "negativa de la energía a las partículas". Antipartículas son positivos soluciones de energía, y que se obtienen por la actuación con cargo conjugación del operador en la negativa de soluciones de energía. Así, las antipartículas se mueven hacia adelante en el tiempo, como de costumbre partículas.

2voto

Akash Ramani Puntos 178

Anti materia es un término engañoso. No es el opuesto de "real" de la materia. Se hace cuando las partículas están hechas. Pero es sólo una función de la conservación de las propiedades. Es como decir que cuando una partícula que sale a la izquierda en la producción de par va a ir hacia atrás en el tiempo, pero el que va a la derecha se va hacia delante.

Anti materia y la materia anihalite por razones similares. Una partícula cargada negativamente que interactúa con un positivo cant tener un cargo. Así Que... Boom. Ellos se van y generalmente de un fotón sale (esto es muy simplista. Pero ese es el problema de raíz).

Si nos llama anti materia "opuesto a cargo de la materia". Nadie pensaría que era tan especial.

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