He leído acerca de cómo la gente ha medido literalmente la relación giromagnética de un solo electrón en una trampa de Penning. Naturalmente, estoy francamente impresionado por la exquisita precisión de tal experimento.
Pero ahora me pregunto: ¿hasta qué punto, si tal cosa es posible, se ha medido el campo EM completo del electrón (en su marco de reposo, digamos)? O si no es una medida directa, al menos, ¿cuánta confianza tenemos en la forma de ese campo, con base en las restricciones indirectas impuestas por las teorías actuales?
Por ejemplo, si modeláramos el electrón como una superficie giratoria clásica de densidad de carga uniforme, su campo eléctrico sería esféricamente simétrico y tendría un campo magnético casi dipolar, que se convertiría en un dipolo perfecto si permitimos que el radio se reduzca a cero. como se supone que es.
Pero probar un solo electrón y descubrir si realmente tiene esa geometría de campo suena, para mi oído inexperto, probablemente órdenes de magnitud más difícil que la medición de un electrón. -factor. Especialmente porque la sonda tendría que ser otro fermión cargado, de ahí las complicaciones de la interacción de espín...
Estoy interesado en ambos componentes, pero especialmente en la parte eléctrica, ya que esa es una suposición que se siente tan arraigada desde E&M 101: ¿realmente tenemos buenas razones para creer que cada electrón tiene un campo eléctrico esféricamente simétrico? O podría ser simplemente, por ejemplo, eje-simétrico, ¡y tal vez ni siquiera tan cerca de la simetría esférica! -- tal que el campo eléctrico neto de cualquier objeto medible (es decir, que contenga muchos electrones con espines orientados aleatoriamente) sería casi perfectamente esféricamente simétrico?
Si distingue entre "un electrón" y "su campo EM" es una cuestión filosófica. El consenso entre las personas que realmente hacen QFT parece ser que no se pueden distinguir, y cualquier pregunta sobre la forma del campo electromagnético de un electrón es tanto una pregunta sobre la forma del electrón mismo.
Con esa conexión hecha: una consecuencia del teorema de Wigner-Eckart es que un sistema de medio espín no puede tener ningún momento multipolar permanente mayor que un dipolo. (Explicación de agitar la mano y enlaces en esta respuesta relacionada ). Al igual que para el neutrón , el relevante -los momentos impares son el monopolo magnetico y el dipolo electrico. Ambos momentos EM prohibidos son consistentes con cero para el electrón, con alta precisión; el Grupo de datos de partículas es un buen lugar para buscar revisiones experimentales exhaustivas pero accesibles.