Relación de electrones y protones en el universo.

¿Cuál es la relación entre la cantidad de electrones y protones en el Universo? Espero que el Universo no se cargue, por lo que la estimación es 1:1.

Pero entonces, ¿por qué debería haber la misma cantidad de leptones y quarks/3? (si generalizo un poco la pregunta) recuerdo que los números de leptones y bariones se conservan, lo que me parece que hablamos de dos especies completamente diferentes. Que tienen el mismo número de miembros por casualidad...

Respuestas (1)

De hecho, el Universo es eléctricamente neutro en las escalas de longitud cosmológicas, lo que significa que la carga total de las partículas cargadas positivamente es igual a (menos) la carga total de las partículas cargadas negativamente.

Sin embargo, hay que tener más cuidado con lo que son estas partículas. Los electrones y los protones son dos especies dominantes de partículas cargadas. Sin embargo, el Universo también contiene otras partículas cargadas, incluidos antiprotones, positrones y, lo que es menos importante, algunas partículas inestables.

Pero si uno ignorara todas las partículas cargadas excepto los protones y los electrones, norte mi = norte pag surgiría realmente de la neutralidad del Universo, y de todos modos es obedecido aproximadamente por el Universo que nos rodea. (De todos modos, la mayoría de los electrones y protones en el Universo existen en forma de átomos de hidrógeno).

Si se habla del número de quarks, el conteo es diferente. Un protón contiene 3 quarks (de valencia), por lo que el número de quarks (de valencia) es norte q = 3 norte pag + … . Sin embargo, los protones no son las únicas partículas que contienen quarks. Hay muchos neutrones, por lo que despreciando todos los demás hadrones, norte q = 3 norte pag + 3 norte norte > 3 norte pag ≈ 3 norte mi .

Sin embargo, he mencionado que la mayoría de los electrones y protones en el Universo vienen en forma de hidrógeno-1 que no tiene neutrones, por lo que la cantidad de neutrones en el Universo es mucho menor que la cantidad de protones, y este término puede ser aproximadamente despreciable. Sin embargo, los elementos pesados, como los de la Tierra, en realidad contienen una mayor cantidad de neutrones que de protones. Y las estrellas de neutrones están llenas de neutrones. Hay que tener cuidado con este conteo.

Mi curiosidad era sobre la equivalencia de # de protones y # de electrones (ya que otros casos son simétricos o simplemente pequeños). Pero me olvidé de los neutrones : sí, si solo existieran neutrones en el tiempo = 0, entonces obtenemos #electrones = #protones de una desintegración débil (leptón # conservado con un neutrino). Sin embargo, me estoy perdiendo algo aquí... ¿todos eran neutrones, electrones nacidos de la nada después?
La teoría cuántica de campos muestra que las partículas pueden nacer de la nada siempre que se conserven algunas leyes generales de conservación: energía, momento, carga eléctrica, momento angular. Entonces sí, surgieron de la "nada" corpuscular (al final de la inflación).
Ok, entonces resumo mi pregunta: la carga total del Universo es cero (para cumplir con las condiciones de conservación) y los electrones (leptones) en realidad se crearon de la manera en que dejan la misma cantidad de protones. Aproximadamente. Y el número de leptones está así correlacionado con la carga de todos los electrones...
No estoy seguro de que esto realmente responda la pregunta tal como se planteó. Si se supone que la creación de bariones y leptones se realiza de forma neutra en cuanto a carga (mediante la creación de partículas/antipartículas) al final de la inflación, la pregunta podría ser por qué, después de la aniquilación desequilibrada de materia/antimateria después de la bariogénesis/leptogénesis. proceso, los números resultantes de bariones y leptones de materia coinciden en el cargo?
No creo que el autor de la pregunta estuviera preguntando nada sobre la inflación. En cualquier caso, la materia posterior a la aniquilación solo contiene materia, como electrones, protones, neutrones, y no antimateria porque la antimateria se ha aniquilado con la (ligeramente) materia predominante. El mismo número de electrones y protones en este estado final se deriva de la desaparición de la carga cero del Universo que se mantiene en todo momento, con inflación o sin ella, ¿no es así? No necesito discutir la cantidad de lepto y bari0génesis por separado para probar lo que quiero probar.
La pregunta era: "por qué debería haber la misma cantidad de leptones y quarks/3", si se crean en procesos independientes. ¿Hay algún mecanismo que los equilibre? Sería bueno tener esta explicación en la respuesta.
Estimado Frank, tal vez no estaba claro pero no es cierto que el número de leptones es el número de quarks sobre tres. La declaración correcta está en el título de la pregunta, la cantidad de electrones es aproximadamente igual a la cantidad de protones. Eso viene del cargo. Contando únicamente los electrones y los protones, la relación electrón-quark sería de uno a tres. Pero hay muchos neutrones que hacen que la proporción sea mucho mayor que tres. No es fácil calcular esta proporción. El valor depende de todos los detalles de la evolución cosmológica.
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