Во многих популярных книгах по физике я читал, что электрон не имеет внутренней структуры.
Откуда мы это знаем и как строго доказать, что у него вообще нет такой структуры?
Мы изучаем его с помощью глубоконеупругого рассеяния . Именно такой тип эксперимента впервые показал, что у протона есть внутренняя структура, и если у электрона есть внутренняя структура, именно такой тип эксперимента ее и выявит.
Ни один эксперимент еще не обнаружил доказательства внутренней структуры электрона, однако это не доказывает, что электрон не имеет внутренней структуры. Это доказывает только то, что любая структура слишком мала для того, чтобы мы могли исследовать доступные энергии. Итак, вопреки тому, что вы говорите в своем вопросе, мы не доказали строго, что электрон не имеет структуры.
Существует давняя идея, что кажущиеся фундаментальными частицы, такие как электроны и кварки, могут быть связанными состояниями фундаментальных частиц, называемых преонами , хотя я должен подчеркнуть, что нет никаких экспериментальных доказательств этой идеи, и есть некоторые теоретические доказательства против этой идеи.
Мы знаем, что размер электрона должен быть меньше примерно м, потому что мы уже исследовали эту шкалу длины в экспериментах на коллайдере. Это означает, что любые преоны должны быть ограничены внутри m, а принцип неопределенности подразумевает соответственно большую неопределенность импульса. Это предполагает, что связанное состояние преона имеет высокую энергию и, следовательно, большую массу — определенно большую, чем масса электрона. Есть способы обойти это, так что это не доказательство того, что электрон не является связанным состоянием. Однако способы избежать чрезмерно большой массы немного надуманы и будут становиться все более изощренными по мере того, как мы будем исследовать все меньшие и меньшие масштабы длины.
Вы не можете «доказать», что электрон имеет или не имеет внутреннюю структуру. Все, что вы можете сделать, это эксперименты со столкновением с доступными вам энергиями. В соответствии с этим предлагаемый ILC (Международный линейный коллайдер) - если он будет построен - обеспечит беспрецедентный новый взгляд на электрон (и позитрон).
Электрон обладает магнитным дипольным моментом и собственным спином. Оба явления нуждаются в расширении и структуре, и, следовательно, электрон должен иметь внутреннюю структуру.
То, что пока мы не знаем, что эта структура не найдена, связано с нашими способностями построить правильный инструмент.
Qмеханик