Svar:
Jag antar du menar antimateriefälla ("antimatter trap"). Det finns flera sådana, se länk 1, men ALPHA-projektet är det senaste och mest avancerade. Anläggningen är ganska komplex, men i princip håller man fast antiväte med elektriska och magnetiska fält. Man kan nu hålla fast antiväteatomer i princip hur länge som helst.

Avsikten är att studera om det finns några skillnader i växelverkan mellan materia och antimateria. Än så länge har man inte funnit någon skillnad, se t.ex. länk 2. Videon nedan beskriver uppställningen.



Partiklarna ökar visst sin massa när de accelereras. Det är anledningen till att man måste använda en synkrocyklotron i stället för en traditionell cyklotron med konstant accelerationsfrekvens, se Synchrocyclotron och Cyclotron. När partiklarna når riktigt höga energier ökas hastigheten mycket lite. I stället blir den ökande rörelseenergin till ökad relativistisk massa hos partikeln.
/Peter E 2014-12-18

Svar:
Neutronens sönderfall:

n --> p + e- + v_anti (1)

Ja, reaktionen är reversibel, men man måste skriva om sönderfallet eftersom de tre partiklarna i högerledet knappast kan vara på samma ställe samtidigt:

p + e- --> n + v (2)

(Observera att neutrinen byter skepnad när vi flyttar den till andra sidan: -v_anti = v). Reaktionen förekommer i atomkärnor och när neutronstjärnor bildas.

Den bevarade storheten är leptontalet L.

I (1) har vi L=0 --> L=1-1=0.
I (2) har vi L=1 --> L=1.

Vi kan skriva om reaktion (2) till

v + n --> p + e- (2a)

Denna reaktion används i neutrino-detektorer, se Sudbury_Neutrino_ObservatoryCharged_current_interaction.

Neutriner och anti-neutriner kan alltså både skapas och förstöras, men då alltid tillsammans med sin laddade partner antielektronen/elektronen. Ett överskott av neutriner/antineutriner borde alltså reflekteras av ett underskott av antielektroner (positroner) eller elektroner. Ett sådant laddningsöverskott har inte observerats.
/Peter E 2015-10-13

Svar:
Annihilation uppstår när en partikel möter en antipartikel, och materia transformeras till energi i någon form.

Annihilation avser processer där en subatomär partikel kolliderar med sin antipartikel och förintas. Den totala energin som frigörs då (den massekvivalenta energin plus partiklarnas rörelseenergi) omvandlas direkt till elektromagnetisk strålning (QED) och i vissa fall till nya subatomära partiklar (QCD). Partikeln och dess antipartikel har exakt motsatta kvanttal och deras summa försvinner, så att också den resulterande skurens nya partiklar har i sin helhet kvanttal som är lika med noll.

Sluttillståndet kan alltså förutom fotoner även innehålla t.ex. kraftförmedlingspartiklarna gluoner eller W/Z.

Nej, mörk materia kan inte vara fotoner eftersom dessa växelverkar med materia genom partiklarnas laddning. Själva definitionen av mörk materia är ju att den inte växelverkar med materia på annat sätt än genom gravitationen.

Se även fråga [12396] [19254] och mörk materia.
/Peter E 2015-11-12

Svar:
Higgsbosonen (även: Higgs boson eller Higgspartikeln) är en partikel i partikelfysikens standardmodell, som genom Higgsmekanismen och Higgs-fältet beskriver varför partiklar har massa. Vid ett seminarium vid CERN i början av juli 2012 tillkännagav talespersonen Fabiola Gianotti att man sannolikt upptäckt Higgsbosonen. (Higgsboson)

Att elementarpartiklar får massa genom växelverkan med Higgsfältet kan liknas vid att fältet utsätter partiklarna för friktion. Higgsfältet genomsyrar vakuum. Ett vakuum som rubbas ger upphov till en vågrörelse hos Higgsfältet och "vågtopparna" är det som kallas för Higgspartikeln eller Higgsbosonen. Den skalära Higgsbosonen förmedlar växelverkan mellan Higgsfältet och elementarpartiklar, som utgörs av kvarkar och leptoner och bosoner. Att olika partiklar har olika massa har populärt beskrivits som djup snö, där vissa partiklar vadar i motstånd, medan andra kan glida ovanpå. (Wikipedia Higgsmekanismen)

Higgsfältet är inte som andra fält i kvantfysiken. De andra, som gravitation, varierar i styrka, och när de hamnar i sin lägsta energinivå antar de värdet noll. Så fungerar inte Higgsfältet. Till och med om rymden töms på allt och bara vakuum blir kvar, så är detta vakuum fortfarande fyllt med en substans, ett spöklikt fält som vägrar att stängas av – Higgsfältet. Vi märker det inte – Higgs­fältet är som luft för oss, som vatten för fiskarna. Men utan det skulle vi inte finnas, för det är genom att doppas i Higgsfältet som partiklarna får sin massa. De partiklar som far igenom utan att märka Higgsfältet får ingen massa, de som växelverkar svagt blir lätta och några blir, när de segar sig igenom fältet, riktigt tunga. (länk 1)

Frågan är, Thomas, hur mycket klokare man blir av det :-). Ett problem är att massa uppenbarligen kopplas till gravitation medan gravitationen inte finns med i standardmodellen.

Här är en föreläsning av Leonard Susskind, Stanford University om standardmodellen och hur higgspartikeln ger elementarpartiklarna massa.



Länk 2 är nobelkommitténs som vanligt utmärkta populära beskrivning av standardmodellen och higgspartikelns betydelse.
/Peter E 2015-12-09

Svar:
Ja, geoneutriner är neutriner som bildas vid betasönderfall av radioaktiva ämnen (främst isotoper av uran, thorium och kalium) i jordens inre.

Det är dåligt känt hur stor effekt utvecklas genom radioaktivt sönderfall inne i jorden eftersom det är svårt att bestämma förekomsten av olika grundämnen. Man vet ganska väl vilken effekt som transporteras bort genom jordytan, men en del av denna effekt kan vara en långsam avsvalning av jordens inre. Att detektera geoneutriner skulle vara av mycket stort intresse eftersom det skulle ge information hur mycket sönderfall som förekommer.

Tekniken att detektera geoneutriner håller på att utvecklas, se en fyllig artikel i Wikipedia, Geoneutrino.

Se vidare fråga [13938] och länk 1.
/Peter E 2016-09-19

Svar:
Ja, det kan tyckas konstigt. Problemet är att protonen inte bara består av tre kvarkar. Den innehåller (se nedanstående figur från länk 1) även massor av gluoner. Gluonerna har färger, så de kan växelverka med varandra och bilda virtuella kvark-antikvark par. I figuren är de ensamma blå bollarna (markerade) de tre kvarkarna. Övriga bollar är kvark-antikvark par, och spiralerna är gluoner. I själva verket kommer huvuddelen av protonens massa från gluonerna och de virtuella kvark-antikvark paren.

Detta är liknande fenomentet i QED (se nedan) att vakuum har en energi som kommer från virtuella elektron-positron par, se fråga [11001] och Vacuum_energy.

Se även ProtonQuarks_and_the_mass_of_a_proton.

Kvantteorin för den elektromagnetiska växelverkan är QED och motsvarande teori för färgkraften (stark växelverkan) är QCD. Här är lite av vad Wikipedia säger om dessa:

QED

Kvantelektrodynamik (QED efter engelska Quantum electrodynamics) är en fysikalisk teori grundad på kvantfysik och elektrodynamik som kan sägas vara en tillämpning av kvantfältteori på elektromagnetiska fält.

Under 1940-talet hade Feynman, Schwinger och Tomonaga var för sig lyckats visa att elektromagnetismen kunde skrivas som en fullgod kvantteori. Problemet var att enligt den relativistiska kvantmekaniken kan partiklar skapas om man har tillräckligt med energi. Detta betyder att då man sprider en elektron mot en annan elektron kan man skapa t.ex. ett extra elektron-positronpar. Har man inte tillräckligt med energi kan man ändå skapa dem virtuellt, eftersom Heisenbergs osäkerhetsprincip säger att så länge detta par lever tillräcklig kort tid kan det skapas. Detta betyder att man måste behandla teorin som en mångpartikelteori, en kvantfältteori, där man kan skapa ett godtyckligt antal partiklar så länge detta inte strider mot osäkerhetsprincipen. (Kvantelektrodynamik)

QCD

Kvantkromodynamik eller QCD (från eng. quantum chromodynamics) är inom partikelfysiken den teoretiska beskrivningen av stark växelverkan. Den starka kraften binder samman kvarkar till protoner, neutroner och andra hadroner och den håller också samman atomkärnorna som dessa protoner och neutroner bygger upp. Kvantkromodynamiken är en kvantfältteori som på den fundamentala nivån beskriver hur kvarkar växelverkar genom att byta ut masslösa partiklar med spinn 1 som kallas gluoner. (Kvantkromodynamik)

Se även fråga [20647].

/Peter E 2017-05-07