¿Por qué todavía llamamos a la carga del electrón carga elemental (EM)?

El electrón es una partícula elemental, parte del SM, puntual, sin subestructura ni extensión espacial. Sus propiedades intrínsecas incluyen su carga EM, que aún llamamos carga elemental.

Originalmente, el nombre electrón proviene de ion eléctrico y se descubrió alrededor del siglo XX.

Aunque todavía lo llamamos (la carga Em del electrón) la carga elemental. Dado que lo llamamos carga elemental, se creía que cada objeto en el universo tenía una carga EM que era más grande (múltiplos) que la carga elemental, y la carga elemental del electrón era indivisible.

La carga elemental es una constante física fundamental.

La cuantización de carga es el principio de que la carga de cualquier objeto es un múltiplo entero de la carga elemental. Así, la carga de un objeto puede ser exactamente 0 e, o exactamente 1 e, −1 e, 2 e, etc., pero no, digamos, (1/2)e, o −3.8 e, etc. Esta es la razón de la terminología "carga elemental": implica que es una unidad de carga indivisible.

https://en.wikipedia.org/wiki/Elementary_charge

Ahora, en 1964, descubrimos el quark down, con una carga EM de un tercio del electrón. Desde entonces, la carga EM elemental debería ser la del quark down, y el electrón debería tener tres veces la carga EM elemental (del quark down).

Ahora creo que la verdadera carga EM elemental es el quark down y su carga EM debería ser la constante física fundamental.

Entiendo que los quarks están en confinamiento y nunca se han observado experimentalmente fuera del confinamiento, pero aun así creo que la carga del quark down es la carga EM elemental indivisible real.

Pregunta:

  1. ¿Por qué todavía llamamos al electrón la carga EM elemental y por qué el -e sigue siendo la constante física fundamental (y no el quark down)?
¿Porque no observa los quarks asintóticamente, de forma aislada, por lo que todos los bultos observables de materia todavía tienen un número entero de cargas de electrones? ¿Qué te hizo "creer que la verdadera carga EM elemental es el quark down"?
@CosmasZachos Entiendo que está diciendo que, dado que los quarks no se pueden observar experimentalmente, ¿su carga (quark down) no debería ser elemental? Creo que dado que el quark down es una partícula elemental (y su carga EM es fundamental), su carga EM debería ser la constante física fundamental.
@CosmasZachos El quark down es la carga EM elemental indivisible real.
Aparte del hecho de que no observamos quarks aislados, no creo que haya nada de física en lo que propones. Simplemente moviendo palabras. ¿Entonces cuál es el punto?
Estoy bastante seguro de que esto se ha preguntado una docena de veces en este sitio, ¿ha buscado alguno de estos antes de preguntar?
@KyleKanos Busqué y no encontré ninguna pregunta similar.
@d_b Creo que deberíamos llamar elemental a lo que es verdaderamente indivisible, como la carga EM del quark down. Hasta donde sabemos hoy, esa es la única carga EM indivisible real. Cuando las personas nuevas comienzan a aprender física y aprenden que la carga del electrón es la carga indivisible y luego aprenden que no lo es, se confunden. Creo que deberíamos actualizar el SM en consecuencia. Pensé que tal vez alguien podría decirme si hay una razón específica para mantener el electrón como carga elemental.
"sin subestructura" No estoy de acuerdo con la afirmación generalmente aceptada, ya que el electrón tiene un momento dipolar magnético. A mi juicio esto califica como subestructura.
@CosmasZachos Sorprende tu comentario. Lo conocemos como un experto que puede hacer mucho mejor que descartar efectivamente esta muy buena pregunta sin ninguna explicación lógica. Confinado, ¿y qué? ¿Qué significa realmente para el cargo? Tener una carga elemental no es nada, sino la capacidad de emitir y absorber fotones (reales o virtuales, lo que sea). Entonces, ¿puede un quark, confinado o no, emitir o absorber fotones? ¿O se necesitan 3 quarks juntos para hacerlo? Y también, si "confinados" fuera exactamente cierto, no habría chorros. Claro que los quarks terminan confinados, pero ¿están realmente confinados mientras se hadroniza?
@safesphere Como señala d_b, "verdadero" es irremediablemente subjetivo y, en última instancia, sin sentido. En 100 años, alguien encuentra más componentes con cargas más pequeñas, moviendo los postes de la portería. Mi punto estrecho es que todos los grumos de materia, según la ley de Gauss, contienen un número entero de cargas de electrones: el método para excluir los quarks libres: el confinamiento es un determinante físico real. Por supuesto, uno estudia chorros y distribuciones de partículas cargadas integralmente observadas físicamente, y se ajusta a las cargas de quarks fraccionarios subyacentes, una inferencia física. Comprenda que el encuadre problemático está en el bit "verdadero".
@CosmasZachos De hecho, debe existir un significado más profundo de por qué la carga en los quarks se rompe en 3. ¿Se sabe esto o es un misterio? ¿Es esta simplemente la única forma en que funciona el álgebra o existe una intuición más profunda, como alguna relación con el número de dimensiones espaciales? Por ejemplo, ¿los quarks son objetos unidimensionales que no pueden existir en la realidad 3D más que en tripletes (o duplas de partículas y antipartículas)? ¿O algo más? Sería bueno si pudieras compartir. ¡Gracias!
@safesphere Nada para compartir, más allá de la teoría de grupo estándar (aumentada por la especulación SU (5), si lo desea). Hay teoremas poderosos, como Coleman-Mandula, que (despojados de susy arrugas/excepciones irrelevantes) aseguran que el espacio-tiempo no tiene nada que ver con las simetrías internas relevantes. No estoy seguro de qué profundidad estás buscando.
@CosmasZachos Gracias! ¿Qué pasa con la capacidad de absorber o emitir fotones? Esto es lo que realmente es la carga eléctrica elemental, ¿no es así? ¿Puede un solo quark emitir o absorber un fotón? Y si puede, entonces... bueno... ¿qué es exactamente la carga eléctrica? Por ejemplo, si alguna partícula tuviera 0.001 de la carga del electrón, ¿aún podría interactuar electromagnéticamente?
Las personas que rechazan las preguntas honestas hacen de este sitio una versión moderna de la Inquisición española. Es la práctica más antipática, desagradable, ensimismada y que distrae a sí misma, una vergüenza para el siglo XXI.
@safesphere Por supuesto, los quarks se acoplan a los fotones con cargas múltiplos de 1/3... Por supuesto, una partícula de carga 0.001e se acoplaría a los fotones. En materia a granel, no hemos encontrado ninguno. PD; No rechacé esta pregunta, si esa es la imprecación ...
@CosmasZachos ¡Gracias de nuevo! Y no, por supuesto que mi otro comentario no iba dirigido a ti, para nada, ¡lo siento mucho! Eres un gran experto y muy respetado aquí :)
@Cosmas Zachos Pero la ley de Gauss es la consecuencia de nuestra definición de cargos.

Respuestas (1)

Comencemos con las definiciones básicas:

La carga elemental , generalmente denotada por e o a veces q mi , es la carga eléctrica transportada por un solo protón o, de manera equivalente, la magnitud de la carga eléctrica transportada por un solo electrón, que tiene carga −1 e

La carga es una cantidad medida en el laboratorio, y en culombios,

es 1.60217662 × 10 − 19 culombios.

¿Qué es un culombio?

El culombio (símbolo: C) es la unidad de carga eléctrica del Sistema Internacional de Unidades (SI). Es la carga (símbolo: Q o q) transportada por una corriente constante de un amperio en un segundo.

Es obvio por qué la carga del protón se llamó elemental, en comparación con el coulomb, las cargas medidas en el momento en que se formularon los protones. También se basa en la comprensión de la tabla periódica de elementos, y era lógico que las personas que estudiaban química y física nuclear dieran la definición de elemental, en lugar de llevar múltiplos de 1.60217662 × 10 − 19 culombios: defínalo como 1 y siga con una vida simbólica más simple.

Luego surgieron los quarks y el modelo estándar, y el modelo ajusta los datos con algunas cargas que son 2/3 y 1/3 de la definición de la carga del protón.

Usted pregunta:

¿Por qué todavía llamamos al electrón la carga EM elemental y por qué el -e sigue siendo la constante física fundamental (y no el quark down)?

(Tenga en cuenta que es el protón demasiado involucrado en la definición de carga elemental).

Porque principalmente, como dijo la gente en los comentarios, uno no tiene quarks individuales para poder medir su carga con la precisión de 1.60217662 × 10 − 19 coulombs, y las unidades estándar deben basarse en mediciones precisas, que solo pueden llevarse a cabo con protones y electrones.

Si en un futuro lejano se encuentra experimentalmente que la cebolla todavía tiene muchas capas de composición, ¿querría cambiar las unidades a las de las partículas teóricas en los nuevos modelos?

El valor de la carga de los protones y electrones no necesita modelos matemáticos elaborados para ser medido en el laboratorio, solo electrodinámica y mecánica clásicas.

Por supuesto, siempre ha habido físicos con inclinaciones filosóficas que creen en la realidad de los ideales de Platón, que las matemáticas crean la realidad, y en este marco las matemáticas del modelo estándar crean la realidad para ellos. Pero para los realistas, como lo es el comité que define el Sistema de Unidades, las medidas son de mayor importancia. Todavía tienen el culombio como unidad de carga.

¿Por qué todavía llamamos a la carga del electrón carga elemental (EM)?
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