Damals, bevor wir Antimaterie kannten, nannten wir einfach alles Materie. Wenn man die CP-Verletzung für einen Moment ignoriert, gibt es nichts Besonderes zwischen Materie und Antimaterie.
Sobald wir etwas über Antimaterie wussten, war es einfach, alle gewöhnlichen Teilchen als Materie zu bezeichnen. Wie machen wir es aber für einige der exotischeren Sachen?
Nennen wir für Myon und Tau die Materieversion Materie, nur weil sie wie das Elektron negative Ladungen haben? Verwenden wir die Erhaltung der Leptonenzahl?
Wie können wir bei Dingen wie dem Top-Quark zwischen den beiden unterscheiden und bestimmen, welches das Top und welches das Anti-Top ist? Haben wir entschieden, dass die Materie Eins die positiv geladene ist, weil das Up-Quark positiv geladen ist?
Wie sieht es mit den W+- und W--Bosonen aus? Spielt es eine Rolle, was die Materie W und was die Antimaterie W ist? Haben wir welche als Materie W bezeichnet?
Für Neutrinos scheint es besonders schwierig zu sein. Haben wir uns nur auf die Erhaltung der Leptonenzahl verlassen?
Ist die Wahl des Materie- versus Antimaterie-Mesons für Mesonen, die ein Quark und ein anderes Anti-Quark haben, völlig willkürlich?
Es begann mit der Erhaltung der Quantenzahlen, von der Baryonenzahl, als wir die Quarks noch nicht kannten, bis zur Leptonenzahl, als wir das Positron entdeckten. Für das Neutrino spielten auch Impuls- und Energieerhaltung eine Rolle, da es nur als fehlende Masse angesehen wird .
Mit der Zeit wurden die Symmetrien in den Zuordnungen der Quantenzahlen immer deutlicher und führten zur Entkopplung im achtfachen Weg . Bosonen sind ihre eigenen Antiteilchen: Photonen, schwache Mesonen und Gluonen (und Gravitonen, falls vorhanden).
Alle uns vorliegenden Daten stimmen mit diesen Aufgaben überein. Man entscheidet, ob es sich um ein erzeugtes Teilchen oder ein Antiteilchen handelt, aus den Ergebnissen der Wechselwirkung, dh einer Studie/Anpassung einer Hypothese der Quantenzahlen, die von den Produkten der Wechselwirkung fortgetragen werden.
Ergänzung nach dem Lesen der Kommentare:
Wir beginnen damit, Teilchen diejenigen zu nennen, aus denen die gewöhnliche Materie besteht, aus der wir bestehen. Wir bestehen aus Atomen. Die Atome bestehen aus Protonen, Neutronen und Elektronen. Das sind "Teilchen" nach logischer Definition.
Das Neutron zerfällt zu: einem Proton, einem Elektron und einem Elektron-Antineutrino. Von dieser Reaktion geht die Identifizierung der Neutrinos als Teilchen und des aus dem Neutronenzerfall stammenden Neutralteilchens als Antiteilchen aus.
Und natürlich war das Ganze konsistent innerhalb der Symmetrien des Quark-Modells, als es zum ersten Mal auf der Bildfläche erschien.
W+ ist das Antiteilchen von W- und W- das Antiteilchen von W+, aber es ist ein strittiger Punkt, da nur die Ladungserhaltung über die Zerfälle entscheidet. Das Myon zerfällt zu einem Elektron und folgt der Identifizierung als Teilchen und zur Leptonenzahlerhaltung durch ein nu_mu und ein antinu_e.
eine interessante Frage, keine Frage. In der Tat verlassen wir uns die meiste Zeit auf die Erhaltung der Quantenzahlen, aber dem liegt eine zugrunde liegende Struktur zugrunde. Im Prinzip kommt der Austausch eines Teilchens mit einem Antiteilchen einer CP-Umwandlung gleich. Dies ist eine Symmetrie für elektromagnetische und (angeblich) starke Wechselwirkungen. Aus diesem Grund spielt es keine Rolle, was wir „Materie“ und was wir „Antimaterie“ nennen (solange wir die Konventionen einhalten), wenn wir uns mit Elektromagnetismus und starker Wechselwirkung befassen. Die Situation ändert sich dramatisch, wenn schwache Wechselwirkungen eine Rolle spielen. Sie verletzen die CP-„Symmetrie“ entweder stark oder „indirekt“. Egal wie, Die Grundidee ist, dass schwache Wechselwirkungen physikalisch zwischen Materie und Antimaterie unterscheiden können, sodass diese Unterscheidung keine Frage der Konvention mehr ist. Darüber hinaus würde der aktuelle Stand des Verständnisses eine CP-Verletzung auch bei starken Wechselwirkungen zulassen (mehrere Terme können die CP-Symmetrie in QCD brechen), aber keiner scheint physikalisch realisiert zu sein. Warum? Auch wenn man davon ausgeht, dass das aktuelle Verständnis korrekt ist und die CPT-Symmetrie (die im Fall einer flachen Raumzeit auf Lorentz-Kovarianz hinausläuft) eine echte Symmetrie der Natur sein sollte, muss auch die T-Symmetrie gebrochen werden. Warum? Auch wenn man davon ausgeht, dass das aktuelle Verständnis korrekt ist und die CPT-Symmetrie (die im Fall einer flachen Raumzeit auf Lorentz-Kovarianz hinausläuft) eine echte Symmetrie der Natur sein sollte, muss auch die T-Symmetrie gebrochen werden. Warum? Auch wenn man davon ausgeht, dass das aktuelle Verständnis korrekt ist und die CPT-Symmetrie (die im Fall einer flachen Raumzeit auf Lorentz-Kovarianz hinausläuft) eine echte Symmetrie der Natur sein sollte, muss auch die T-Symmetrie gebrochen werden.
Brandon Enright
John Rennie
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