¿Es una coincidencia que los quarks tengan exactamente -1/3 o 2/3 de la carga del electrón? [duplicar]

He leido estas preguntas:

¿Por qué los quarks tienen una carga fraccionaria?

¿Existe una explicación para la proporción de 3:2:1 entre las cargas eléctricas del electrón, arriba y abajo del quark?

hipercarga para tu ( 1 ) en S tu ( 2 ) × tu ( 1 ) modelo

¿Hay alguna idea de por qué las cargas eléctricas del electrón y el muón son iguales?

¿Por qué el electrón y el protón tienen la misma carga eléctrica pero opuesta?

Mi pregunta es diferente. Vivimos en un mundo donde los quarks pueden tener una fracción real de la carga elemental (-1/3 o 2/3). Entiendo que los datos experimentales se ajustan a los modelos y que los bariones están formados por tres quarks, y que esos quarks pueden tener -1/3 o 2/3 de la carga elemental. De esta forma, los quarks pueden combinarse para que el Barión tenga un número entero de la carga elemental. De esta manera, el núcleo y el electrón pueden estar en un estado atómico estable, donde sus cargas eléctricas se cancelan (atraen) exactamente. De otra manera, el átomo no sería estable.

Así que el electrón dice: hola, quarks, formemos un equipo, hagamos un átomo.

Quarks: Oye, gran idea, ¿cuánta carga eléctrica tienes? Llamémoslo e. De acuerdo, formaremos un equipo de tres de nosotros, así que solo tomaremos cada uno de nosotros -1/3 o 2/3 de su cargo.

Electron dice: ¡Genial!, lo siento, así podemos tener un átomo estable.

Quarks: ¡Genial!

¡Ya pues! Entiendo el respecto que los datos experimentales nos dicen que los electrones y los quarks son partículas elementales.

Parece que los quarks se unieron exactamente en tres de ellos en bariones para poder cancelar (atraer) exactamente la carga eléctrica del electrón. Ahora entiendo que podría haber bariones formados por cuatro quarks, y podrían tener entonces -1/4 y 3/4 de carga de la carga elemental del electrón. Esto también funcionaría, y el neutrón y el protón tendrían de la misma manera un número entero de la carga del electrón. Entonces el átomo sería estable.

Podríamos hacer esto con cualquier número entero de quarks. Pero, vamos, mi pregunta es, ¿y si la carga de los quarks solo pudiera ser -1/sqrt(3) y 2/sqrt(3)? ¿Cuántos quarks necesitaríamos entonces para formar el núcleo, para que coincida con la carga del electrón? ¿Es matemáticamente posible tener algún tipo de carga eléctrica para el quark? ¿Podríamos simplemente poner tantos quarks de valencia en un barión para hacer un átomo estable?

Pregunta:

  1. ¿Es una coincidencia que los quarks tengan -1/3 y 2/3 de la carga del electrón y que haya tres quarks en un barión? ¿Podríamos tener quarks con algún tipo de carga eléctrica, como Sqrt(3)*carga elemental? ¿Podríamos hacer un átomo estable de esta manera también? ¿Cuántos quarks pondríamos en este caso en un barión para estabilizar los átomos?

  2. Acepto y respeto que actualmente los electrones son partículas elementales. ¿Es imposible desde la perspectiva actual que tanto los electrones como los quarks estén formados por algo más pequeño (cuerdas)?

Es lamentable que esta pregunta esté acumulando votos para cerrar, una respuesta integral podría abordar muchos puntos interesantes: por qué los bariones tienen N quarks (para varios grupos de calibre), la compacidad del grupo de calibre como causa de la cuantización de la carga y la interacción entre confinamiento y cargar; junto con temas ya mencionados como cancelación de anomalías y gran unificación.
Entonces por favor vote para reabrir. La pregunta y las respuestas mencionadas dentro no responden a mi pregunta.
Consejos: 1. Si cree que una respuesta no responde a su pregunta, no debe aceptarla. 2. Haga solo 1 subpregunta por publicación.

Respuestas (1)

Las cargas de los quarks deben ser fracciones simples de la carga del electrón. mi , porque de lo contrario habría una ruptura de la conservación de la carga en las correcciones cuánticas. Las fracciones no necesitan ser − 2 3 y 1 3 específicamente. En modelos simples con 2 norte + 1 quarks que componen el protón (el número de quarks debe ser impar, para que los nucleones sigan siendo fermiones con espín). 1 2 ), los quarks portan naturalmente cargas − norte + 1 2 norte + 1 mi y norte 2 norte + 1 mi . Y modelos de nucleones compuestos más elaborados pueden tener partes constituyentes con otros múltiplos racionales de mi .

Sin embargo, no todas las fracciones de mi se van a permitir como cargas de los quarks constituyentes. Además, los múltiplos irracionales de la carga del electrón generalmente no son posibles. La razón está ligada a la estructura de la interacción electrodébil completa, de la cual el electromagnetismo es solo una parte. En la teoría cuántica relativista de campos, existen correcciones cuánticas que involucran las interacciones de tres bosones de calibre separados (fotones, Z 0 , y W ± ) con pares virtuales fermión-antifermión. Los fermiones involucrados pueden ser quarks, electrones, muones, neutrinos, etc., y los tamaños de las correcciones cuánticas están determinados (en parte) por las cargas de esas especies de fermiones. Si las cargas de los quarks y los electrones no están en las proporciones racionales correctas, ciertas correcciones cuánticas serán distintas de cero.

Estos términos de anomalía cuántica conducen a la no conservación de las corrientes clásicamente conservadas en la teoría, y esto destruye varias propiedades necesarias de la teoría: estabilidad, unitaridad y renormalizabilidad. De manera equivalente, si queremos tener una teoría cuántica bien definida, estos términos de anomalía deben ser exactamente cero. Esto se conoce como "cancelación de anomalías" y impone restricciones estrictas sobre cómo se pueden relacionar los valores de las diversas especies de fermiones.

¿Es una coincidencia que los quarks tengan exactamente -1/3 o 2/3 de la carga del electrón? [duplicar]
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