Antiprotón

Archiu:Quark structure antiproton.svg

Antiprotón

El antiprotón (símbol Plantilla:SubatomicParticle) és l'antipartícula del protón. Els antiprotones són estables pero per lo general de vida molt curta, ya que qualsevol colisió en un protón farà que abdós partícules s'aniquilen en un esclat d'energia.

L'existència d'una partícula igual al protón pero en càrrega elèctrica -1, va ser predita per Paul Dirac en la seua conferència durant l'entrega del Premi Nobel 1933. Dirac va rebre el Premi Nobel per la publicació, en 1928, d'una equació que va predir l'existència de solucions positives i negatives de l'equació d'equivalència entre massa i energia d'Einstein ($E=m{c}^2$) i l'existència del positrón, l'anàlec d'antimatèria de l'electró, en càrrega positiva i espin opost.

L'existència del antiprotón va ser confirmada experimentalment en 1955 pels físics Emilio Segre i Owen Chamberlain de l'Universitat de Berkeley, Califòrnia, per lo que abdós varen ser guardonats en el Premi Nobel de Física en 1959. Un antiprotón es compon de dos antiquarks dalt i un antiquark avall (Plantilla:SubatomicParticlePlantilla:SubatomicParticlePlantilla:SubatomicParticle). Les propietats del antiprotón que s'han medit coincidixen totes en les propietats corresponents del protón, en l'excepció de que el antiprotón té càrrega elèctrica i moment magnètic oposts. La qüestió de cóm la matèria és diferent de l'antimatèria seguix sent un problema obert, en la finalitat d'explicar cóm el nostre univers va experimentar el Big Bang i per qué tan poca antimatèria s'observa en l'actualitat.

Presència en la naturalea

[[Archiu:Photocopy of photograph (original print located in ___caps_block_0___ Photo Lab Collection). Photographer unknown. October 6, 1955. ___caps_block_1___ ___caps_block_2___ ___caps_block_3___ ___caps_block_4___ ___caps_block_5___ ___caps_block_6___; ___caps_block_7___ ___caps_block_8___, ___caps_block_9___ ___caps_block_10___ ___caps_block_11___,1-___caps_block_12___,4-34.tif|miniatura| Preparació per a la detecció de antiprotones BEV-938 pel grup de treball: Emilio Segre, Clyde Wiegand, Edward J. Lofgren, Owen Chamberlain, Thomas Ypsilantis, Berkeley, Califòrnia, 1955.]]

Els antiprotones s'han detectat en els rajos còsmics des de fa més de 25 anys, primer per mig d'experiments a bordo de globos i més recentment pels detectors instalats en satèlits. L'idea més acceptada per a la seua presència en els rajos còsmics és que es produïxen en les colisions entre els protones dels rajos còsmics en núcleus en el mig interestelar, a través de la reacció següent, en a on A representa un núcleu:

Plantilla:SubatomicParticle + A → Plantilla:SubatomicParticle + Plantilla:SubatomicParticle + Plantilla:SubatomicParticle + A

Els antiprotones secundaris (Plantilla:SubatomicParticle) després es propaguen a través de la galàxia, confinats pels camps magnètics galàctics. El seu espectre d'energia és modificat per les colisions en atres àtoms en el mig interestelar i també pot escapar-se de la galàxia a contagotes o per «goteig». ^{cita requerida}

Actualment, l'espectre d'energia dels antiprotones en els rajos còsmics es medix de manera fiable i és consistent en l'idea de producció abans mencionada. Establix llímits superiors en el número de antiprotones que es pogueren produir en formes exòtiques, com la de l'aniquilació de partícules de supersimetría matèria obscura en la galàxia o de l'evaporament dels forats negres primordials. Açò també proporciona un llímit inferior per a la vida del antiprotón en aproximadament 1-10 millons d'anys. Ya que el temps d'almagasenament galàctic de antiprotones és d'uns 10 millons d'anys, una decaiguda en la vida mija intrínseca seria modificar el temps de residència galàctica i distorsionaria l'espectre de antiprotones en rajos còsmics. Açò és significativament molt més estricte que les millors medicions obtingudes en el laboratori:

• LEAR (en anglés Low Energy Antiproton Ring) en l'accelerador de partícules en el CERN: 0,08 anys
• Trampa de Penning d'Antihidrógeno de Gerald Gabrielse: 0,28 anys
• Experiment BASE (en anglés Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) en el CERN: 10.2 anys
• APEX en el Fermilab: 50 000 anys per a Plantilla:SubatomicParticle → Plantilla:SubatomicParticle + qualsevol partícula
• APEX en el Fermilab: 300 000 anys per a Plantilla:SubatomicParticle → Plantilla:SubatomicParticle + Plantilla:SubatomicParticle

Les magnituts de les propietats del antiprotón són predites per la simetria CPT d'estar exactament en relació en les del protón. En particular, la simetria CPT prediu la massa i la vida mija del antiprotón, postulant que deuen ser les mateixes que les del protón, mentres que la càrrega elèctrica i el moment magnètic deurien ser de signe opost i igual en magnitut. La simetria CPT és una conseqüència bàsica de la teoria quàntica de camps i no s'ha detectat cap violació a esta fins ara.

Llista dels experiments de detecció de antiprotones en rajos còsmics més recents

• BESS (de l'anglés Balloon-born Experiment with Superconducting Spectrometer): experiment en globos aerostáticos, llançats en 1993, 1995, 1997, 2000, 2002, 2004 (Polar-I) i 2007 (Polar-II).
• CAPRICE: experiment en globos aerostáticos, llançats en 1994 i 1998.
• HEAT: experiment en globo aerostático, llançat en 2000.
• Espectrómetro Magnètic Alpha (AMS): experiment en l'espai exterior, prototip a bordo del transbordador espacial en 1998, instalat en l'Estació Espacial Internacional, llançat en maig de 2011 per mig del STS-134.

Archiu:Caps block 39 caps block 40 (b) Alpha Magnetic Spectrometer.jpg

Espectrómetro Magnètic Alpha (AMS) instalat en l'Estació Espacial Internacional.

• PAMELA (en anglés Payload for Antimatter Matter Exploration and Light-nuclei Astrophysics): experiment montat en un satèlit per a detectar els rajos còsmics i antimatèria en l'espai, llançat en juny de 2006. Recentment varen reportar que es varen detectar 28 antiprotones en l'Anomalia de l'Atlàntic Sur.

Vore també

• Antimatèria
• Antineutrón
• Positrón
• Antihidrógeno
• Heli antiprotónico
• Llista de partícules