Quelle est la différence entre les particules et les anti-particules à part le spin?


Réponse 1:

En fait, non, le spin, ou plutôt la chiralité n'est pas nécessairement différent entre une particule et son antiparticule. Autrement dit, un électron et un positron peuvent être gauchers ou droitiers.

Cependant, ils ont des accusations opposées. Et cela se généralise à d'autres formes de charge (isospin faible - à ne pas confondre avec spin, et hypercharge faible; et la charge "couleur" de la force forte). C'est ce qui distingue une particule de son antiparticule (et c'est aussi pourquoi certaines particules, par exemple les photons, sont leurs propres antiparticules; elles n'ont rien qui ressemble à une charge conservée.)

Mais dans le cas de l'interaction faible, la chiralité importe après tout, car l'interaction elle-même est chirale (c'est-à-dire qu'elle n'est pas symétrique gauche-droite). En conséquence, tous les neutrinos sont gauchers et tous les antineutrinos sont droitiers.

Et cela, incidemment, nous mène à l'un des grands mystères non résolus de la physique des particules. Parce que nous savons maintenant que les neutrinos sont massifs, il est possible en principe de voir un neutrino gaucher comme un neutrino droitier (selon la façon dont il se déplace par rapport à l'observateur). Donc, certains neutrinos que nous observons devraient être droitiers. Mais ce n'est pas le cas. Qu'est-il donc arrivé aux neutrinos droitiers? Il existe des théories spéculatives, mais aucune solution convenue à cette question intrigante.


Réponse 2:

Les champs de particules / anti-particules apparaissent en mesurant les symétries globales dans la théorie des champs quantiques. Tout cela se résume au fait qu'il existe un terme mathématique dans la théorie des champs quantiques des particules en interaction qui ressemble à ceci:

champ de jauge * champ de particules * champ anti-particules.

Pour que ce terme soit cohérent (dans un sens approprié) avec la théorie, il faut que les champs de particules / anti-particules se transforment dans un sens contraire approprié sous une symétrie de jauge.

En fin de compte, cela se ramifie dans le fait que les quanta (particules, dans ce cas) des champs particules / anti-particules sont respectivement des particules matière / anti-matière qui ont des charges opposées.

Ce n'est pas l'histoire du champ de jauge; les quanta de particules de ce champ sont en quelque sorte leurs propres anti-particules: ils ont une charge nulle sous la symétrie de jauge correspondante.

Un exemple prototypique de tout cela est l'électrodynamique quantique, la théorie du champ quantique du champ électromagnétique couplé aux électrons / positrons. Dans cette théorie se produit un terme d'interaction:

champ électromagnétique * champ d'électrons * champ de positons

Par conséquent, l'électron et le positron sont de charge opposée par rapport au champ électromagnétique et nous disons que la particule de positron est l'anti-électron (chargé positivement). Les quanta du champ électromagnétique sont des photons. Évidemment, le photon n'a aucune charge électromagnétique et est «sa propre antiparticule».