Si los electrones son ondas, ¿cómo se repelen entre sí? [cerrado]

Los electrones no son ondas ni partículas. En cambio, son excitaciones en un campo cuántico llamado campo de electrones. Las interacciones entre electrones se describen mediante las ecuaciones de movimiento del campo de electrones.

Sin embargo, de Broglie tenía razón en el sentido de que si consideramos un electrón aislado, éste puede describirse aproximadamente como un estado del campo de electrones llamado estado de Fock, y esto es básicamente una onda plana. Entonces, para un electrón libre aislado, es una muy buena descripción considerarlo como una onda. Hay más sobre esto en mi respuesta a ¿Qué es una partícula subatómica? si estás interesado en seguirlo.

Sin embargo, si tenemos dos electrones, entonces el estado del campo no es solo dos estados de Fock superpuestos. Si lo fuera, los electrones no interactuarían, por lo que no habría repulsión entre ellos. De hecho, no podemos resolver las ecuaciones para el estado del campo directamente, por lo que usamos una técnica llamada teoría de la perturbación para aproximarnos a lo que sucede. Si consideramos que dos electrones se dirigen uno hacia el otro, interactúan y luego se alejan el uno del otro. El cálculo se realiza sumando una serie de cálculos representados por diagramas de Feynmann. Probablemente hayas visto diagramas de Feynman como este:

Esto muestra los dos electrones interactuando intercambiando un fotón virtual, pero tenga cuidado al interpretar esto literalmente, ya que es solo una representación de una integral llamada propagador. En realidad, no existe ningún fotón virtual. Lo que estamos haciendo con estos diagramas es calcular cómo interactúan los dos estados de Fock y en el límite clásico esto nos da la fuerza entre los dos electrones.

Los electrones son partículas puntuales en el modelo estándar de física de partículas, como se ve en la tabla. Son entidades mecánicas cuánticas: cuando se detectan dejan una huella de partículas dentro del principio de incertidumbre de Heisenberg.

Aquí hay un electrón en la cámara de burbujas de hidrógeno, deja una huella macroscópica consecutiva de una partícula cargada que se mueve en un campo magnético. Los puntos son pequeñas dispersiones de los átomos de hidrógeno que componen la cámara de burbujas.

¿Dónde está la naturaleza ondulatoria? En el vértice de interacción original cuando el K- choca con el átomo de hidrógeno y transfiere suficiente energía para dar energía kev al electrón. La probabilidad de que esto suceda es el cuadrado de la función de onda de la mecánica cuántica para la interacción: K- + átomo de hidrógeno ----> e- K- H+ .

El experimento de doble rendija de un solo electrón muestra tanto la huella individual como la naturaleza ondulatoria de la interacción: "dispersión de electrones de doble rendija". Los electrones individuales se ven aleatorios en la pantalla. La acumulación que es una distribución de probabilidad, da el patrón de interferencia de naturaleza ondulatoria.