Почему электрон не разрывает себя на части?

Насколько нам известно, электроны являются фундаментальными частицами и не имеют внутренней структуры или компонентов. Кроме того, электрон не может распасться на другие частицы (если только он не обладает очень высокой кинетической энергией), потому что нет более легкого заряженного лептона, на который он мог бы распасться. Однако он может аннигилировать с позитроном с образованием гамма-лучей.

Электрон — это элементарная частица в стандартной модели физики элементарных частиц. . Таблица аксиоматически предполагает, что элементарные частицы являются точечными частицами в КТП модели, т.е. не имеют составных частей.

В зависимости от правил сохранения квантовых чисел и если существуют согласованные частицы с меньшей массой, на которые можно распасться, элементарные частицы могут распасться, даже если у них нет составляющих.

Электрон имеет квантовое число электрона, и единственная частица с меньшей массой — это электронное нейтрино, и доступен фотон с нулевой массой (по крайней мере, два для сохранения импульса в центре масс), но оба нейтральны, поэтому заряд не будет законсервированный. Таким образом, электрон является точечным и стабильным, насколько это касается наших данных и теории, которая соответствует этим данным.

Протон стабилен из-за сильного взаимодействия между кварками, которого нет в электроне.

Итак, вы предполагаете, что протон должен разорваться на части или имеет возможность разорваться, поскольку состоит из кварков. Но нужно ли кваркам также разрываться на части? То же самое и для электрона. Мы рассматриваем кварки и электрон как элементарные - экспериментально и теоретически. В них нет ничего , что заставило бы их разорваться на части.

Кроме того, есть и другие более глубокие причины, на которые обращают внимание другие авторы.

«Почему» — это скорее философский вопрос, а не физический.

Из наших наблюдений и экспериментов в мире частиц видно, что два типа частиц не распадаются:

1. безмассовые частицы (фотон, глюон) - они просто не чувствуют "времени".

2. частицы, которые не могут распасться, не нарушая какого-либо известного закона сохранения (например, электрического заряда или массы).

Известно, что все остальные распадаются на более легкие частицы, пока не попадут в один из двух случаев, описанных выше.

Протон не может ни во что распадаться, сохраняя при этом электрический заряд, барионное число и массу. Все остальные известные частицы либо тяжелее, либо обладают неправильным барионным числом, либо обладают электрическим зарядом.

Электроны ограничены таким же образом - электрический заряд, масса и лептонное число являются сохраняющимися (насколько нам известно) свойствами.

Опять же, мы не абсолютно уверены, что электроны и протоны не распадаются. Прилагаются большие усилия для поиска режимов распада как для протона, так и для электрона, и их период полураспада (на данный момент) ограничен не менее чем каким-то ошеломляющим числом лет, например, 10 ^ 35.

Наблюдение за распадом протона сделает недействительными некоторые известные нам законы сохранения.

редактировать:

Протон, являющийся связанным состоянием кварков, не меняет картины. Мы не знаем, стабильны ли кварки, если они не связаны, но вполне может и не быть, или, по крайней мере, нижний кварк может распадаться на верхний. Мы не можем разделить их достаточно долго, чтобы увидеть.

Но в атомных ядрах хорошо известно, что связанное состояние стабильно, а свободные частицы нестабильны. Нейтроны склонны к бета-распаду, когда они свободны, и довольно стабильны, когда связаны в стабильном ядре. Связанное состояние имеет достаточно меньшую массу, чем его составляющие, чтобы сделать распад невозможным.

Насколько известно физикам, электрон является точечной частицей. Если вы примените формулу электростатической собственной энергии для распределения заряда к точечной частице, вы обнаружите бесконечность. Единственный вывод, который мы можем сделать из этого, состоит в том, что мы не можем рассматривать электрон как распределение статического заряда.

На самом деле электрон не является точечным. Его «размер» зависит от состояния. В любом случае, если вы нажмете на еще свободный электрон, вы получите возбужденное конечное состояние — движущийся электрон плюс мягкое излучение. Похоже, что он не был «бесплатным», а был, мягко говоря, постоянно связан с генераторами ЭДС. Эта связь размывает упругую (неразрушающую) картину (фото) «свободного» электрона. Точечная картина является инклюзивной - включает в себя все возможные возбуждения при наблюдении.

Согласно некоторым теориям (как правильно заметил Космас Захос), электрон может быть разорван на части. Если вы считаете, что электрон состоит из еще трех элементарных частиц (каждая с единичным зарядом -1/3, так что они на самом деле являются античастицами), то также легко увидеть, как они могут менять идентичность при взаимодействии с высокой энергией. Например, электрон может поменять местами свои составляющие с кварком или нейтрино, чтобы превратиться в кварк (в то время как кварк может превратиться в электрон).
Однако это сдвигает вопрос к более элементарным частицам. Почему заряженная точечная частица должна быть стабильной? Прежде всего следует отметить, что весь (электрический) заряд в конечном итоге состоит из элементарных зарядов. Так что не имеет смысла спрашивать, почему их нельзя разделить дальше. Это просто элементарные заряды, не состоящие из меньших зарядов. Бесконечный вопрос собственной энергии — это не вопрос. Этой энергии просто нет.
Во-вторых, вполне может быть, что заряды не точечные. В квантовой теории пространства-времени вполне может быть, что заостренные структуры представляют собой какое-то странное, очень маленькое (возможно, планковского размера) искажение многомерного пространства. Возможно, это скручивание пространства (внутри большой глобальной структуры пространства-времени, описанной общей теорией относительности) и есть все, чем является частица. Говорить о наличии заряда в этом маленьком скрученном пространстве было бы излишним, излишним. Как и в теории струн, заряд представлен колебанием струн, которые сами по себе не содержат заряда.

Даже если использовать метафору/классический образ электрона как сферического тела радиуса$R$при однородной плотности заряда значение поля не расходится к центру.