Antipartículas
Para partículas cargadas, una antipartículas es otra partícula que tiene casi todo igual a la primera (masa, spin y otros atributos), excepto su carga eléctrica. La carga eléctrica de las antipartículas tiene signo opuesto al de la carga de las partículas.
La partícula elemental y su antipartícula forman un par. En general, un par con algunos atributos opuestos además de la carga eléctrica.
La imagen aquí muestra una ilustración que explica el proceso que los astrónomos piensan sobre lo que provocó la explosión en SN 2006gy. Cuando una estrella es muy masiva, su núcleo puede producir tanta luz de rayos gama que parte de la energía de la radiación es convertida en pares de partículas y antipartículas.
Todos los leptones y quarks aparecen en pares. Todo quark posee una antipartícula denominada antiquark. Lo mismo sucede con los leptones.
Para partículas neutras, como los neutrinos, la definición de antipartícula es más compleja, tanto para explicar teóricamente, lo que es una antipartícula, como en relación a la diferenciación del punto de vista experimental entre ellos.
Cada una de las partículas cargadas tiene una antipartícula.
El W, una antipartícula intermedia, tiene una antipartícula, siendo la única excepción entre los bosones intermediarios.
Las tablas a continuación muestran las partículas elementales y los valores de sus cargas.
¿Por que antipartículas?
La existencia de antipartículas parece ser un capricho de la naturaleza. Para las antipartículas muchas cosas suceden al contrario de sus opuestas. ¿Todo tiene un opuesto? ¿Para cada partícula existe una opuesta? No todas las partículas tienen sus opuestas. El fotón no tiene un antifotón.
Todos los fermiones tienen antipartículas, pero no todos los bosones tienen antipartículas.
Entre los bosones intermediarios, solo el W tiene una antipartícula, los demás no tienen antipartículas.
No existe una regla lógica que explique esto. Son pocas las partículas que no tienen su opuesto como una posibilidad de suceder.
Conglomerados de Partículas Opuestas
La idea de objetos opuestos se aplica tanto para partículas elementales cuanto para los conglomerados en general. En principio los conglomerados pueden aparecen de a pares.
La carga eléctrica es una magnitud que se conserva, entonces los conglomerados formados a partir de partículas elementales tienen cargas resultantes de las cargas elementales de las partículas constituyentes.
Considerando la carga del electrón y del protón las unidades de carga más fundamental, se espera que la carga de conglomerados de partículas sea un múltiplo entero de la carga del electrón.
Así para cualquier cuerpo cargado se tiene:
Donde Q es la carga del cuerpo y e es la carga del electrón, mientras n es un número entero.
La cuantificación de la carga eléctrica es determinada a través de experiencias.
El concepto de antipartículas se aplica también a las partículas compuestas.
Un objeto compuesto por un cierto conjunto de partículas elementales, en tanto que la variedad opuesta (las antipartículas) está formada por las antipartículas correspondientes.
El neutrón tiene una antipartícula que es el antineutrón. El antineutrón tiene una constitución idéntica al neutrón, intercambiando los quarks por los antiquarks.
El protón, también tiene una antipartícula, el antiprotón.
El antiprotón está conformado por las antipartículas de los constituyentes del protón.
La primer antipartícula compuesta fue descubierta por Emilio Segré y Owen Chamberlain, en 1955. Ambos ganaron por ello el premio Nobel de Física, en 1959.
El laboratorio del CERN es una gran fábrica de antiprotones. Los protones son acelerados en altísimas energías y dirigidos para chocar directamente con núcleos.
La forma más fácil de separar partículas opuestas es a través del uso de campos electromagnéticos.
Bajo la acción del campo electromagnético una determinada variedad se desvía hacia la izquierda en tanto que la otra se desvía hacia la derecha.