¿Cuál es el significado de la carga de Planck?

Mi entendimiento de la carga de Planck es que es la unidad de carga necesaria para normalizar

1. la velocidad de la luz (y otras interacciones "instantáneas", por ejemplo, fuerza fuerte y gravedad) ,$c=1$
2. constante de Planck reducida ,$\hbar=1$
3. Constante de culombio$\frac{1}{4 \pi \epsilon_0}=1$

Entonces, es una definición natural de carga que no tiene referencia a la carga elemental . Entonces puedes representar el valor de la carga elemental en términos de esta carga de Planck y resulta como

dónde$\alpha$es la constante de estructura fina .

Entonces, el significado de la carga de Planck es que, al igual que las otras unidades de Planck, se definen de tal manera que no se necesita ni se usa ningún objeto o partícula (ni siquiera partículas subatómicas) para definir las unidades base. Solo espacio libre. Luego puede preguntarse cuáles son las propiedades de estas partículas subatómicas elementales, en términos de estas unidades que solo normalizan las propiedades del espacio libre. Para la carga de un electrón, es$-e = -\sqrt{\alpha} \approx -0.0854245$, en términos de unidades de Planck.

Prefiero las unidades racionalizadas a las no racionalizadas porque creo que es útil equiparar los conceptos de densidad de flujo e intensidad de campo y eso se hace normalizando la constante eléctrica en lugar de la constante de Coulomb. Si haces eso, la carga elemental sale como$e=\sqrt{4 \pi \alpha} \approx 0.302822$. Esto se hace en algunos libros sobre QFT o algo así y deja más claro que la carga elemental, aunque no es exactamente la unidad natural de carga, está en el parque de bolas de la unidad natural de carga. Bien dentro de un orden de magnitud.

La escala de curvatura de una solución de Reissner-Nördstrom (la métrica para un agujero negro masivo cargado) llega a la longitud de Planck en el límite en el que la masa llega a cero y la carga llega a la carga de Planck. Por supuesto, este es un límite físicamente irrazonable, ya que tiene una singularidad desnuda; y tiene el problema de relacionar una cantidad de dudosa utilidad con otra cantidad cuya utilidad todavía no es indudable.

Aparte de eso, no tengo nada.

La carga de tablón es la carga máxima de un agujero negro de masa de tablón. Una vez que la carga exceda la carga del tablón para una masa igual a la masa del tablón, no se podrá formar un horizonte de eventos, según la solución de Reissner-Nördstrom.

La carga de Planck no tiene una conexión intrínseca con la gravedad porque no contiene la constante gravitacional$G$. Es perfectamente significativo solo en el contexto de la teoría cuántica de campos en el espacio-tiempo plano (no es necesario decir nada sobre los agujeros negros, aunque también hay resultados interesantes).

Es la escala de carga de calibre (no solo eléctrica, sino también carga de interacción nuclear fuerte o débil) en la que una teoría de calibre se acopla fuertemente. La carga eléctrica elemental es bastante menor que la carga de Planck, por lo que la teoría cuántica del electromagnetismo (QED) está débilmente acoplada y los procesos de interacción se pueden modelar bastante bien con un número razonablemente pequeño de diagramas de Feynman. La "carga elemental" (realmente una constante de acoplamiento) para la cromodinámica cuántica es casi la misma que la carga de Planck, por lo que la teoría está fuertemente acoplada y las interacciones entre gluones y quarks hacen que el comportamiento físico sea muy diferente al de la teoría libre.

La importancia del valor impar de la carga de Planck es que es solo un indicador de un descuido en la física que ocurrió hace más de 150 años. Este descuido crea un problema en las dimensiones que da una relación incorrecta entre masa y carga. Como resultado, obtenemos un valor incorrecto para la carga de Planck. Cuando se hacen correcciones al sistema SI de unidades que incluye dimensiones para la constante de estructura fina, la carga de Planck resulta ser nada más que una carga elemental.