Действительно ли существует точечный заряд?

Действительно ли точечный заряд существует экспериментально?

Я прав с определением точечного заряда? По моему точечный заряд - это заряд, имеющий 0 (нулевую) массу и 0 (нулевой) объём.

Это идеальная концепция, используемая для облегчения нашей жизни . То же самое можно сказать и о точечной массе. Это действительно существует? Очевидно, что нет. Но во многих случаях, скажем, для пылинки, приближение точечной массы будет верным. Точно так же в действительности точечный заряд не существует. Но во многих случаях можно применить приближение .
Сэр, @Kunal_Pawar, пожалуйста, не могли бы вы придумать причину, по которой их не существует?
Скажите, что вы понимаете под словом точка ? Например, что такое точка по-вашему?
Если вы помните геометрию Евклида, « точка — это то, что не имеет частей ». Если я возьму перо и нарисую точку на листе бумаги. Выглядит так, будто точка — это точка. То есть у нее нет частей. Но когда я возьму лупу и посмотрю на ту же точку , которую нарисовал, она покажется не точкой, а увеличенной до фигуры конечной площади (круг).
Фундаментальные частицы в КТП точечные с нулевым размером. Вы слишком самоуверенно заявляете, что их «очевидно» не существует.
@dukwon Если бы я мог увеличивать масштаб настолько, насколько мне хотелось, все бы имело конечный размер, не так ли? И я думаю, что лучше не использовать QFT для вопроса старшеклассника.
Вам не нужно понимать КТП, чтобы понять, что она имеет дело с точечными частицами. Насколько известно современной физике, как бы вы ни приближали фундаментальную частицу (например, электрон), она не имеет конечного размера.
@KunalPawar «Я думаю, что лучше не вызывать QFT для вопроса старшеклассника». Нет. Если вопрос таков, что на него невозможно дать удовлетворительный ответ без КТП, тогда следует и нужно прибегать к КТП. :-)
Подобные споры возникают постоянно. Я придерживаюсь идеи, что нужно давать наиболее точный ответ, который может понять спрашивающий на его нынешнем уровне искушенности. В противном случае ваш ответ должен создать эту изощренность, что может оказаться сложной задачей. Конечно, ответ может содержать утверждение: «После четырех лет обучения в колледже вы поймете, что все не так просто, как я представлял». В этом случае ОП фактически запросил более подробную информацию, так что это хорошо для них.
Почему нулевая масса? Точечные объекты характеризуются только тем, что они не являются протяженными объектами (что подразумевает нулевой объем, но не наоборот (контрпример: струна)). Это ничего не говорит ни о каких других их независимых свойствах, таких как масса.

Ответы (5)

В вашем определении вы положили массу "=" 0 состояние. У вас не может быть безмассовой заряженной частицы. Допуская их существование, мы предсказываем распад электронов, а у нас нет доказательств того, что это происходит. Конечно, здесь предполагается, что КЭД верна, и у нас нет никаких доказательств того, что это не так.

Однако, если вы отбросите ограничение по массе, тогда наш скромный электрон подойдет для всех практических целей. Насколько нам известно, электрон не имеет пространственной протяженности. Пространственная протяженность плохо согласуется с моделями КЭД.

PS: - Я должен уточнить, что в этом посте я имею в виду только электрические заряды. В природе существуют и другие виды зарядов (например, цветовой заряд).

Сэр, что такое модель QED? На самом деле я новичок, поэтому любопытно, пожалуйста!
@sgrmshrsm7 см. здесь: en.wikipedia.org/wiki/Quantum_electrodynamics
@Apoorv Khurasia- Вы написали: ** У вас не может быть безмассовой заряженной частицы. ** А как насчет глюона? Это не частица материи, но тем не менее...
@descheleschilder Я думаю, что контекст, в котором ОП открыл вопрос, касался электрических зарядов. Тем не менее, вы правы, и я должен уточнить, что я имею в виду электрические заряды в своем ответе. На самом деле вся проблема КХД в том, что глюоны имеют цветовой заряд. Если бы у фотонов был электрический заряд, то КЭД была бы более беспорядочной. Если существует какая-то другая безмассовая заряженная частица, то она тоже станет посредником для ЭМ-силы и вызовет аналогичные проблемы в КЭД.
Почему электрон распадается? Что, если безмассовая заряженная частица имеет необычный заряд, например 10.
Верно, но если бы такие частицы существовали, то они должны были бы быть двумя наблюдениями, которые мы должны были сделать до сих пор: КЭД в ее нынешнем виде не предсказала бы ничего из того, что мы наблюдали, потому что эта высокозаряженная безмассовая частица была бы дополнительным посредником для электромагнитных полей и из-за к своему заряду он будет взаимодействовать сам с собой (подобно тому, как глюон усложняет КХД). Во-вторых, эффекты поляризации вакуума были бы более выраженными. Теоретически ничто не препятствует существованию таких частиц, но экспериментально мы ничего не наблюдали, и наши модели говорят, что к настоящему времени должны были бы.

На данный момент мы не нашли заряженных безмассовых частиц и не предсказали их в Стандартной модели .

Однако ваше определение точечного заряда ошибочно. У точечных частиц нет объема: их пространственная протяженность аналогична математической идее точки независимо от их массы. Точечные заряды имеют заряд (и, возможно, массу) без физической протяженности.

Электроны кажутся точечными частицами в той мере, в какой мы можем их измерить как по округлости , так и по размеру . Поскольку у них есть заряд, они (и их партнер из антивещества позитрон) удовлетворяют определению точечных зарядов большинства людей.

Идея с точечными частицами заключается в том, что когда масштаб объекта значительно меньше, чем расстояние разделения или устройство, точечная частица достаточно хорошо моделирует систему, чтобы делать хорошие прогнозы.

ИМХО точечных частиц не существует, но может есть альтернатива:

Начнем с одного временного и одного пространственного измерения. Единое пространственное измерение на самом деле представляет собой двумерную структуру, которую мы получим, свернув двумерное пространство очень туго, так что радиус цилиндра будет порядка планковской длины (что довольно близко в одномерное пространство). Мы можем разместить на этом цилиндре маленькие кружки, которые представляют собой частицы в этом двумерном пространстве-времени. Обратите внимание, что все цилиндры могут быть сложены друг на друга с нулевой разницей в расстоянии, хотя ситуация с расстоянием между двумя кругами, наложенными друг на друга, немного сложнее и включает планковское расстояние.

Это все легко представить. Но если мы свернем трехмерное плоское пространство в четвертом пространственном измерении, в результате получится двумерное (цилиндрическое) пространство, которое выглядит как плоское двухмерное пространство, хотя на самом деле является трехмерным пространством, но поскольку планковское длина настолько мала, что это не будет замечено, как свертывание плоского двумерного пространства в третьем измерении, в результате чего получается (кажущееся) одномерное пространство (которое на самом деле является двумерным цилиндром, который выглядит очень подобно одномерному пространству из-за его малого радиуса порядка планковской длины), мы больше не можем визуализировать то, что происходит из-за вовлечения четвертого пространственного измерения.

В этом (кажущемся) двумерном пространстве частицы представляют собой двумерные сферические оболочки, обернутые вокруг двумерного цилиндра [подобно одномерным сферическим оболочкам, также известным как круги, обернутые вокруг (почти) одномерного цилиндра]. Также здесь частицы могут касаться друг друга «полностью», как круги на очень маленьком цилиндре.

Теперь сворачиваем плоское пятимерное пространство в четвертое пространственное измерение. В результате получается (кажущееся, но поскольку планковская длина...) трехмерное пространство, но на самом деле это четырехмерный цилиндр, на котором размещены трехмерные сферические оболочки для выполнения части частиц. Опять же все эти частицы могут полностью соприкасаться друг с другом [Пикассо пытался уловить четвертое измерение, рисуя свои в основном женские модели, или воображение, рисуя их со всех сторон (ну, в основном только сбоку и спереди лица вместе в одном лицо)].

Обратите внимание, что эти структуры не имеют ничего общего со струнами и бранами, из которых возникают в теории струн. Эти конструкции жесткие и могут вращаться, не уменьшая своей длины в направлении движения. Угловая скорость перпендикулярна направлению движения, что опять же легче всего визуализировать в случае маленьких кругов, движущихся по очень узкому цилиндру. Объекты могут вращаться быстрее скорости света, а мы этого не замечаем. Возможно, мы замечаем, что частицы имеют спин.

Еще кое-что. В модели ришонов, созданной Хаимом Харари, все кварки и лептоны (а также Z- и W-частицы) состоят еще из трех основных частиц: V- и Т-ришонов. Они не имеют массы, но комбинация трех из них, которые имеют бесцветный гиперзаряд и могут иметь цветной заряд, как у кварков, и бесцветная комбинация, как у лептонов (электроны, мюоны, тау-частицы), имеют массу благодаря большая сила гиперцветовой силы. Таким образом, электрически заряженная частица (или цветная заряженная частица) без массы не существует. Каждая частица с массой имеет электрический заряд или цветовой заряд (но не гиперзаряд, они входят в бесцветные комбинации), а масса без них не существует (в свете этой модели).

Вопрос плохо определен/слегка ненаучен. «Реально существовать» — несколько метафизично. Конечно, можно успешно описывать экспериментальные явления в электромагнетизме и электрослабых взаимодействиях с помощью теорий заряженных точечных частиц. Это теория, придуманная людьми. Их фактическое существование, что бы это ни значило, является необязательным, но необоснованным дополнительным предположением, не имеющим отношения к тому, что можно описать и что было измерено.

Точно нет. Точечные заряды требуют наполнения большим количеством заряда очень маленького объема, электростатическая потенциальная энергия для этого приближается к бесконечности.

Электроны, хотя и крошечные, не считаются точечными зарядами. Даже они имеют объем, хотя и совсем небольшой. См. https://en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius для значения радиуса электрона.

Электроны являются точечными частицами в Стандартной модели. Применение рассуждений классической физики к электронам не особенно полезно.
FWIW, есть расчет, который показывает, что в полной общей теории относительности бесконечная гравитационная потенциальная энергия точечного заряда точно компенсируется бесконечной электростатической потенциальной энергией, сводясь к нулю.
Радиус, указанный в этой вики-статье, примерно такой же, как у протона, и мы измерили, что электроны намного меньше этого. Обратите внимание, что электроны не являются «классическими» частицами.
Действительно ли существует точечный заряд?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v