¿Son todos los electrones idénticos?

¿Por qué dos subatómicas (o partículas elementales), digamos que los electrones deben tener propiedades estáticas idénticas, masa idéntica, carga idéntica? ¿Por qué no pueden diferir entre sí en un grado muy pequeño? ¿Hay alguna teoría que demuestre eso?

Imagine un extraterrestre del tamaño del orden de la Vía Láctea examinando nuestro sistema solar con una sonda del tamaño de 10 de la dimensión del sistema solar y concluye que todos los planetas son idénticos.

Las teorías no prueban nada. Pueden ser confirmados, es decir, ser consistentes con los datos, o falsificados. Los datos que tenemos hasta ahora son consistentes con la hipótesis de que todos los electrones tienen las mismas propiedades, y se están utilizando hermosas teorías predictivas para explorar más detalles experimentalmente. Si alguna vez surge un experimento con datos que muestran diferencias en electrones/partículas individuales, entonces uno puede discutir el problema.
Anna lo ha clavado. Sin embargo, para su información, la razón teórica para creer que los electrones son idénticos es que son excitaciones del mismo campo. Y como tal, no pueden diferir. Creo que ya hay algunas preguntas y respuestas sobre eso en alguna parte.
Como puede ver en cualquier CRT de color, ¡hay electrones rojos, verdes y azules! :=) ¡La naturaleza es muy económica! Ahorra en todo lo que marcaría la diferencia.
La idea es que no podemos, utilizando la tecnología actual, medir ninguna diferencia entre dos electrones en reposo. No creo que haya siquiera un experimento para distinguir entre dos electrones (o más). Usando tu metáfora de la galaxia alienígena, ese tipo no tendrá ninguna herramienta para saber si hay alguna diferencia entre los planetas (de la misma manera que no podemos saber si somos, de hecho, solo un pequeño átomo de una galaxia mucho más grande ). Puede haber una diferencia y una vez que esa diferencia sea medida, las teorías se actualizarán (o se descartarán).
Solo hay un electrón en el mundo ver ( en.wikipedia.org/wiki/One-electron_universe ). Así que la respuesta a la pregunta es trivial. Por supuesto, todos los electrones son idénticos (todos = uno) ;-)
Creo que la evidencia experimental más sólida de que los electrones son idénticos es el hecho de que, en un conjunto, sus estadísticas no siguen la ley de Maxwell-Boltzmann , sino la ley de Fermi-Dirac , que solo tiene sentido para partículas indistinguibles .
Sí, la noción de partículas idénticas fue impuesta por los experimentos.

Respuestas (2)

Una buena prueba de que todas las partículas de un tipo dado son idénticas es la interacción de intercambio . La simetría de intercambio (que uno puede intercambiar dos electrones y dejar el hamiltoniano sin cambios) da como resultado el principio de exclusión de Pauli para fermiones. También es responsable de todo tipo de efectos estadísticos de partículas (partículas que siguen las distribuciones de Fermi-Dirac o Bose-Einstein) dependiendo de si las partículas son fermiones o bosones.

Si las partículas fueran incluso levemente no idénticas, tendrían grandes efectos observables en cosas como las energías permitidas del átomo de helio.

Buena respuesta +1. De hecho, muchos cálculos producen resultados crucialmente diferentes para partículas idénticas versus distinguibles.
Esta habría sido mi respuesta también. Creo que estos experimentos prueban que los electrones son fundamentalmente indistinguibles o tienen alguna extraña interacción solo de electrones que los mantiene separados.
Además, señalaría que los electrones son excitaciones de un campo generalizado . Son iguales porque están hechos de "la misma materia".
Ni siquiera estoy seguro de que haya más de una partícula de electrones (aunque eso parecería implicar un final fijo definido en el tiempo para que la excitación del campo pueda rebotar de un lado a otro).
@Brian Knoblauch: También implicaría un número igual de electrones y positrones.

Con respecto a esta pregunta sobre ¿El electrón del carbono es idéntico al del hidrógeno? ¿Cómo demostrarlo? la respuesta debe ser un poco diferente de la respuesta habitual. Los electrones en el mismo estado tienen la misma cantidad de energía y la misma carga eléctrica. Dado que también tienen un momento magnético, son separables en este parámetro. Y ahora la pista.

Los electrones de diferente velocidad, así como de diferente enlace a un núcleo, también son separables. Y como complemento, los electrones con velocidad relativista tienen cargas protegidas. Entonces, la respuesta, que los electrones no son separables, es cierta solo en un primer pensamiento.

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