Expansión de partículas elementales

Si tiene una partícula que es indivisible (por ejemplo, un electrón), asumimos que las fuerzas que la mantienen unida evitarían que se expanda. Si las fuerzas que mantienen unida a la partícula indivisible fueran más débiles que las debidas a la expansión cósmica, ¿no se expandiría también el volumen de la partícula misma? Además, si hubiera una partícula que careciera de fuerzas internas, ¿qué sucede exactamente? (Me doy cuenta de que esto puede violar la definición de una partícula, pero estoy tratando de entender cómo todo [dado que las "cosas" ocupan espacio] debería expandirse siempre que no tengan fuerzas internas que impidan esta expansión).

Ahora, por la dualidad onda-partícula, hay una función de onda asociada en el espacio de posiciones que denota las probabilidades de detectar una partícula en alguna parte. Debido a la expansión, ¿no afectaría la expansión cósmica (aunque sea mínimamente) la probabilidad asociada con la detección de una onda en una posición particular?

Hola, nunca he leído que una partícula elemental contenga fuerzas que la mantengan unida. Si bien puede ser cierto, pero no creo que tengamos ninguna evidencia experimental de otro tipo de fuerza que afecte los resultados experimentales. El tamaño de un electrón (o más bien la falta de él), lo hace muy difícil de examinar.
Relacionado: physics.stackexchange.com/q/2110/2451 y enlaces allí.
@ CountTo10 Gracias por la respuesta. Eso tiene sentido. Estaba asumiendo que había alguna estructura interna intrínseca pero, por supuesto, todavía no puedo probar eso para el electrón. Entonces, si algo es una partícula puntual y carece de fuerzas internas, ¿la expansión no influiría en la definición misma del ancho espacial de ese punto (es decir, X = 0 sí mismo)? Si se encontrara que las partículas puntuales tienen un ancho espacial mínimo, ¿no se expandiría la "partícula puntual" también en tal caso?

Respuestas (1)

La razón por la que una partícula es indivisible, puede (o tiene) no tener nada que ver con la fuerza de las fuerzas que la mantienen unida. En el caso del electrón, nuestro entendimiento actual es que es una partícula puntual. En otras palabras, no tiene ningún tamaño (o volumen) asociado. En este sentido, es literalmente un punto matemático. Por lo tanto, no hay fuerzas internas necesarias para mantenerlo unido. Además, un punto no se expande, incluso si el espacio en el que está incrustado se expande. Tal expansión de hecho expandiría la función de onda de esa partícula. Como resultado, las escalas de longitud, como las longitudes de onda, de la partícula se alargarían. Esto es lo que sucedió con la radiación cósmica de fondo, por ejemplo.

El único punto que todavía no entiendo del todo es: "En el caso del electrón, nuestra comprensión actual es que es una partícula puntual. Por lo tanto, no hay fuerzas internas necesarias para mantenerlo unido". Me doy cuenta de que esto es una conjetura, pero con una partícula puntual, ¿no ocupa espacio? ¿No se expandiría el espacio (aunque infinitesimalmente pequeño) que ocupa? A mi entender, la única razón por la que la materia no se expande es por las fuerzas que lo impiden. Pero para una partícula puntual, si carece de fenómenos análogos que preserven su estructura interna, ¿qué le impide expandirse?
Además, no entiendo muy bien cómo un punto no puede expandirse si todo el espacio se está expandiendo. Usted dice: "un punto no se expande, incluso si el espacio en el que está incrustado se expande", pero ¿no es un espacio simplemente la colección de todos los puntos dentro de él? Si decimos que un punto no puede expandirse, ¿qué se expande entonces?
@ Mathews24, no, no ocupa ningún espacio. Es un punto en el verdadero sentido de la palabra. Ver la edición.
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