Warum sollten ein Elektron und ein Positron die gleiche Lebensdauer haben?

Laut Particle Data Group:

Lebensdauer von Partikeln

Quelle: Daten

Teilchen und ihre Antiteilchen (zB Antimaterie) haben die gleiche Lebensdauer.

Das Elektron/Positron zum Beispiel hat ein Minimum von 6,6E28 Jahren. Dies wurde für das Elektron hier in diesem Papier von 2015 experimentell verifiziert: Papier (siehe auch hier in dieser Geschichte Titelartikel IOP )

Trotzdem gibt es keinen experimentellen Nachweis dafür, warum stabile Antiteilchen wie das Positron die gleiche Lebensdauer haben sollten wie ihre Gegenstücke zu normalen Teilchen (z. B. Elektron)?

Scheint mir eher ein theoretischer Ansatz zu sein.

Gibt es jemals eine experimentelle Überprüfung für das oben Genannte?

Dies können entscheidende Informationen sein. Vielleicht gibt es neben Ladung und Chiralität noch etwas anderes in Bezug auf die Wechselwirkung stabiler Antiteilchen mit dem Vakuumraum, das erklären könnte, warum Materie in unserem Universum dominiert und nicht mit der Produktion von Materie und Antimaterie in gleicher Menge während des Urknalls vernichtet wird?

Es ist ein theoretischer Ansatz und folgt aus dem Standardmodell. Sie selbst sagen, dass es mit mindestens 6,6E28 Jahren experimentell verifiziert ist. Dem Ansatz spricht also nichts entgegen. Was willst du noch mehr verifizieren?
Die experimentelle Arbeit von 2015 war meines Wissens für das Elektron und nicht für das Positron. Ich halte es für wichtig, die Lebensdauer stabiler Antiteilchen experimentell zu verifizieren, denn wenn die Gleichheit verletzt wird, könnte dies eine mögliche Erklärung für das ungelöste Materie-Antimaterie-Problem sein.
Was meinen Sie mit „einer experimentellen Überprüfung des Warum …“ Experimente geben uns keine Antwort auf die Warum- Frage. Sie bestätigen – oder widersprechen – den Vorhersagen theoretischer Modelle, und diese Modelle sind der Ort, an dem Warum-Fragen eine Antwort finden können (zumindest in dem Maße, in dem Warum-Fragen überhaupt beantwortet werden können).
Warum haben wir in Ermangelung experimenteller Beweise für die Lebensdauer von Positronen entschieden, dass das Positron die gleiche Lebensdauer wie ein Elektron hat? Die Frage richtet sich an die Theoretiker. Gibt es dafür einen endgültigen theoretischen Beweis? Welche anderen Gesetze werden verletzt, wenn sich herausstellt, dass diese beiden nicht die gleiche Lebensdauer haben? IMO ist dieses Thema eine Untersuchung wert.
Es ist eine direkte Folge des Standardmodells (SM), wie ich bereits erwähnt habe. Es gibt viele weitere und möglicherweise einfachere Experimente, um zu versuchen, die SM ungültig zu machen.
So wie ich es verstehe, liegt es an der Ladungssymmetrie, dh das Ändern des Vorzeichens eines Teilchens ändert nicht die wesentlichen Eigenschaften der Materie, die aus diesem Teilchen besteht. Es kann jedoch eine gewisse Asymmetrie zwischen Teilchen und Antiteilchen bestehen, da das Universum anscheinend voller Materie ist, aber nicht mit Antimaterie. Irgendwann in der Entstehung des Universums könnten also Antiteilchen etwas andere Eigenschaften als Teilchen bekommen. Dies muss jedoch noch bestätigt werden, da das Standardmodell nicht erklären kann, ob es Symmetrie der Ladung gibt, warum wir keine Antimaterie mit moderaten Mengen im Universum sehen.

Antworten (1)

In der Tabelle sind alle Teilchen außer dem Elektron und Positron (und dem Proton-Antiproton) Teilchen, die zerfallen. Die Zerfallsraten erlauben die Berechnung der Lebensdauer dieser Teilchen und das ist es, was in der letzten Spalte gezeigt wird. Beachten Sie, dass das Elektron und das Positron eine Referenz (1) haben, die Sie nicht für uns kopiert haben, und der Link, den Sie angeben, nicht aus der Veröffentlichung selbst stammt, sondern nur für das Bild in Wikipedia.

(1)

Borexino ist ein Flüssigszintillationsdetektor, der sich tief unter der Erde in den Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS, Italien) befindet. Dank der unübertroffenen Radioreinheit des Szintillators und der gut verstandenen Detektorantwort bei niedriger Energie wurde eine neue Grenze für die Stabilität des Elektrons beim Zerfall in ein Neutrino und ein einzelnes monoenergetisches Photon erreicht. Diese neue Bindung, τ > 6.6 ∗ 10 28 Jahr bei 90 % CL, ist 2 Größenordnungen besser als der vorherige Grenzwert. Die restlichen Zahlen sind Lebensdauern, die aus Experimenten abgeleitet wurden, die den Zerfall der Teilchen messen, aber für das Elektron und das Positron muss dies die untere Lebensdauergrenze aus dem Experiment sein .

Die in der Tabelle angegebenen Grenzwerte für die zerfallenden Teilchen beruhen auf experimentellen und rechnerischen Fehlern, nicht auf der Lebensdauer, falls es eine gibt; die Zahl besagt, dass das Elektron innerhalb experimenteller Fehler stabil ist.

Innerhalb des Standardmodells sind die Lebensdauern von Antiteilchen gleich wie die von Teilchen, was experimentell überprüft wurde.

Aber selbst wenn man ein entsprechendes Experiment für Positronen haben könnte, würden die experimentellen Fehler nichts über die axiomatische Symmetrie der Lebensdauern zwischen Elektron und Positron aussagen. Die Experimente für das Positron wären anders und viel schwieriger durchzuführen, so dass die experimentellen Fehler anders wären, aber dies wäre für das Testen der axiomatischen Annahmen des Standardmodells irrelevant.

Dasselbe gilt für das rechts angegebene Proton-Antiproton, das zerfallen könnte, wie einige Modelle vorhersagen. Es ist das Proton, dessen Lebensdauer sehr genau überprüft werden kann. Antiprotonen tragen die Probleme der Produktion und der leichten Vernichtung in jedem experimentellen Aufbau.

Es lohnt sich auf jeden Fall zu fragen, was die höchste bekannte untere Grenze der Halbwertszeit von Positronen ist, die direkt (und ohne Symmetrieargumente) erhalten wird. Es wird sicherlich nicht so lächerlich hoch sein wie die 10 28 yr Zahl für Elektronen angegeben.
Zu Ihrer Information, die Referenz [1] finden Sie, indem Sie dem ersten Link zu den Daten folgen , wo Sie den Link zu [1] finden können.
@EmilioPisanty, sicher, aber das ist eine andere Frage.
@fyrepenguin danke.
@PM2Ring richtig, ich habe es nicht bemerkt, geblendet von den schwachen Zerfallspartikeln :). Ich werde bearbeiten.
@annav Das scheint genau die Frage zu sein, die hier gestellt wird. Diese Antwort beantwortet die Frage nicht, da sie von der Annahme ausgeht , dass die Lebensdauer von Antiteilchen dieselbe ist wie die ihrer Teilchen-Gegenstücke. Aber die Frage fragt nach einer experimentellen Bestätigung dafür im speziellen Fall von Positronen und Elektronen.
@ user3728501 Die Annahme ist theoretisch und im Standardmodell axiomatisch, wird jedoch experimentell auf Teilchen / Antiteilchen überprüft, die wie Pionen und Kaonen usw. zerfallen. Dies ist der Fall, wenn diskutiert wird, was wie stabile Teilchen aussieht, da Zerfälle nicht gesehen wurden das Elektron, dass die Grenzen experimentelle Messgrenzen sind, für das Elektron und das Proton.
Wie ich erkläre, haben Positronen und Antiprotonen aufgrund ihrer Wechselwirkungen mit dem Material der Detektoren enorm größere experimentelle Grenzen. Die Annahme, dass das Positron die gleiche experimentelle Grenze wie das Elektron hat, basiert also auf der Validierung mit Daten des gesamten Standardmodells. Sie ist experimentell nicht mit überzeugender Genauigkeit nachprüfbar.
@fyrepenguin verspäteter Dank für den Link
Warum sollten ein Elektron und ein Positron die gleiche Lebensdauer haben?
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