¿Por qué un electrón no se desgarra a sí mismo?

Hasta donde sabemos, los electrones son partículas fundamentales y no tienen estructura ni componentes internos. Además, un electrón no puede desintegrarse en otras partículas (a menos que tenga una energía cinética muy alta) porque no hay un leptón de carga más ligera en el que pueda desintegrarse. Sin embargo, puede aniquilarse con un positrón para producir rayos gamma.

Un electrón es una partícula elemental en el modelo estándar de la física de partículas. . La tabla asume axiomáticamente que las partículas elementales son partículas puntuales en la QFT del modelo, es decir, no tienen partes constituyentes.

Dependiendo de las reglas de conservación del número cuántico y si existen partículas consistentes de menor masa para desintegrarse, las partículas elementales pueden desintegrarse, aunque no tengan constituyentes.

El electrón tiene el número cuántico de electrones, y la única partícula de menor masa es el neutrino electrónico, y el fotón con masa cero está disponible (al menos dos para la conservación del momento en el centro de masa) pero ambos son neutrales, por lo que la carga no sería conservado. Por lo tanto, el electrón es puntual y estable, en lo que respecta a nuestros datos y la teoría que se ajusta a estos datos.

Un protón es estable debido a la fuerte fuerza entre los quarks, que no existe en el electrón.

Entonces sugieres que un protón debe desgarrarse a sí mismo, o tiene la capacidad de hacerlo, ya que está formado por quarks. Pero, ¿los quarks también necesitan desgarrarse? Es lo mismo para el electrón. Consideramos que los quarks y los electrones son elementales, tanto experimental como teóricamente. No hay nada en ellos que los haga desgarrarse.

Además hay otras razones más profundas, que otros autores han comentado.

"Por qué" es más una pregunta filosófica que física.

A partir de nuestras observaciones y experimentos en el mundo de las partículas, parece que dos tipos de partículas no se descomponen:

1. partículas sin masa (fotón, gluón) - simplemente no sienten el "tiempo".

2. partículas que no pueden desintegrarse sin romper alguna ley de conservación conocida (como la carga eléctrica o la masa).

Se sabe que todos los demás se descomponen en partículas más ligeras hasta que uno entra en uno de los dos casos anteriores.

El protón no puede decaer en nada mientras conserva la carga eléctrica, el número bariónico y la masa. Todas las demás partículas conocidas son más pesadas, tienen un número bariónico incorrecto o tienen carga eléctrica.

Los electrones están limitados de la misma manera: la carga eléctrica, la masa y el número de leptones son propiedades conservadas (hasta donde sabemos).

Por otra parte, no estamos absolutamente seguros de que los electrones y los protones no se desintegren. Se hace un gran esfuerzo buscando modos de desintegración tanto para el protón como para el electrón y su vida media está (a partir de ahora) limitada a no menos de un número alucinante de años como 10 ^ 35.

Observar la desintegración de un protón invalidará algunas de las leyes de conservación tal como las conocemos.

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Un protón siendo un estado ligado de quarks no cambia la imagen. No sabemos si los quarks son estables si no están unidos, es mejor que no lo sean, o al menos el quark down puede descomponerse en uno up. No podemos separarlos el tiempo suficiente para verlos.

Pero, el estado ligado estable mientras que las partículas libres son inestables es bastante conocido en los núcleos atómicos. Los neutrones son propensos a la desintegración beta cuando están libres y bastante estables cuando están unidos a un núcleo estable. El estado ligado tiene una masa lo suficientemente inferior a la de sus constituyentes para hacer imposible la descomposición.

El electrón es una partícula puntual hasta donde los físicos saben. Si aplica la fórmula de energía propia electrostática para una distribución de carga a una partícula puntual, encontrará el infinito. La única conclusión que podemos sacar de esto es que no podemos considerar un electrón como una distribución de carga estática.

Un electrón no es como un punto, de hecho. Su "tamaño" depende del estado. De todos modos, si empuja un electrón todavía libre, obtendrá un estado final excitado: un electrón en movimiento más radiación suave. Parece que no era "gratis", sino acoplado permanentemente dentro de los osciladores EMF, por decir lo menos. Este acoplamiento mancha la imagen elástica (no destructiva) (foto) de un electrón "libre". La imagen puntual es inclusiva: incluye todas las excitaciones posibles durante la observación.

Según algunas teorías (como bien comentaba Cosmas Zachos), el electrón se puede desgarrar. Si considera el electrón formado por tres partículas elementales más (cada una con una unidad de carga de -1/3, por lo que en realidad son antipartículas), entonces también es fácil ver cómo pueden cambiar de identidad en interacciones de alta energía. Por ejemplo, un electrón puede intercambiar sus constituyentes con un quark o un neutrino para transformarse en un quark (mientras que un quark puede convertirse en un electrón).
Sin embargo, esto cambia la pregunta a las partículas más elementales. ¿Por qué debe ser estable una partícula puntual cargada? En primer lugar, debe tenerse en cuenta que toda la carga (eléctrica) se compone en última instancia de cargas elementales. Por lo tanto, no tiene sentido preguntar por qué no se pueden subdividir más. Son solo cargas elementales, no compuestas de cargas más pequeñas. La pregunta de la energía propia infinita no es una pregunta. Esta energía simplemente no está allí.
En segundo lugar, bien podría ser que los cargos no sean puntuales. En una teoría cuántica del espacio-tiempo, bien podría ser que las estructuras puntiagudas sean una extraña distorsión muy pequeña (quizás del tamaño de Planck) del espacio de dimensiones superiores. Podría ser que este enrollamiento del espacio (dentro de la gran estructura global del espacio-tiempo como lo describe la relatividad general) sea todo lo que es una partícula. Decir que hay una carga presente en este pequeño espacio acurrucado sería innecesario, superfluo. Como en la teoría de cuerdas, la carga está representada por la vibración de las cuerdas, que en sí mismas no contienen carga.

Incluso si se usa la metáfora / imagen clásica del electrón como un cuerpo esférico de radio$R$con una densidad de carga homogénea, el valor del campo no diverge hacia el centro.