¿Por qué un electrón se considera una partícula puntual?

¿Puedes explicar por qué se considera una partícula puntual (a diferencia del protón), es decir, que no tiene extensión espacial? ¿La masa ya no tiene que ocupar espacio?

El electrón es una partícula elemental, y por lo tanto una entidad mecánica cuántica, del modelo estándar de la física de partículas .

El protón está compuesto por partículas elementales que se muestran en el enlace de una tabla.

Las entidades mecánicas cuánticas se describen mediante soluciones de ecuaciones mecánicas cuánticas, Dirac para el caso del electrón, más las soluciones teóricas de campo del lagrangiano del modelo estándar vinculado anteriormente. Estas soluciones dan la probabilidad de encontrar el electrón en (x,y,z,t). Dependiendo de las condiciones de contorno del problema en cuestión, esta probabilidad podría estar restringida en un punto, si las dimensiones son macroscópicas o muestran características de onda.

En una respuesta reciente, el usuario AnnaV mostró que incluso se ha filmado, ¿por qué creen que definitivamente debe ser más pequeño que 1/10 ^ -16 cm? ¿Cómo se puede comprimir tanta masa en un punto de fuga?

Es la forma en que funcionan las matemáticas del modelo estándar. Las partículas en la tabla se ingresan como partículas puntuales en el lagrangiano, se ponen en marcha las matemáticas y se hacen predicciones sobre el comportamiento de los electrones. Estas predicciones funcionan con una gran precisión , como lo demuestran los cuatro experimentos LEP. .

Ese es el por qué, porque las predicciones de que el electrón sea una partícula puntual se ajustan a los datos.

Ahora la teoría avanza y predice que no son partículas puntuales sino que tienen una extensión unidimensional, en valores menores a 10^_33cm son cuerdas . Con la nueva energía del LHC, puede que sea posible empezar a ver los efectos de las cuerdas. También puede ser necesario esperar a máquinas de mayor energía para ver si las partículas elementales son realmente cuerdas en muchas dimensiones adicionales. Por el momento la definición descansa sobre el modelo estándar de la física de partículas y sus éxitos hasta el momento.

Un protón está formado por partículas puntuales. Tiene un radio medible porque (hablando en términos generales) ese es el radio más externo de las partículas puntuales dentro de él.

A modo de comparación, considere un átomo. Decimos que un átomo de hidrógeno tiene un radio de alrededor de 0,05 nm, pero consta de un electrón puntual y un protón que es efectivamente puntual (porque es 50.000 veces más pequeño que el átomo). El tamaño del átomo simplemente refleja la distancia promedio del electrón puntual del protón puntual.

Del mismo modo, el protón consta de (un número variable de) quarks y gluones puntuales. El tamaño del protón solo refleja el espacio promedio de los quarks puntuales entre sí.