Почему электроны, согласно моему учебнику, существуют вечно?

Означает ли это, что электроны бесконечно стабильны? Нейтрино трех лептонов также указаны как имеющие бесконечную среднюю продолжительность жизни.

Кроме того, возможно, есть только один единственный электрон, который продолжает путешествовать назад (как позитрон) и вперед во времени;)
Это работает только для парных событий производства/аниализации, @HagenvonEitzen. Слабое взаимодействие, в частности, торпед, которое, как объясняется в остальной части анекдона, на который вы ссылаетесь (как сказал Фейнман о телефонном разговоре. Это не было его идеей; такие заявления ошибочны).
Именно поэтому я ненавижу электроны. «Они продолжают вращаться вечно». Верно, конечно, вечный двигатель, как я в это верю. Электроны - зло. Я думаю, что они просто выдуманы и на самом деле не существуют, как гремлины. О, нет, подождите, они на самом деле не вращаются, потому что на самом деле они облака, нет, подождите, они на самом деле волны. Это просто чушь, наваленная на чушь.
@HagenvonEitzen, позитроны не путешествуют во времени назад. Это делает только теоретический тахион.
Технически нейтрино постоянно распадаются друг на друга: en.wikipedia.org/wiki/Neutrino_oscillation .

Ответы (4)

Представьте, что вы электрон. Вы решили, что прожили достаточно долго и хотите сгнить. Каковы ваши варианты, здесь? Гелл-Манн сказал, что в физике элементарных частиц «все, что не запрещено, является обязательным», поэтому, если мы можем определить то, во что вы можете распадаться, вы должны это сделать.

Мы перейдем к вашей собственной системе покоя — любой распад, который вы можете совершить, должен происходить во всех системах отсчета, и проще всего/наиболее ограниченным будет говорить о системе покоя электрона. В этой системе отсчета у вас нет кинетической энергии, только энергия массы покоя, равная примерно 511 кэВ. Поэтому то, во что вы распадаетесь, должно иметь меньшую массу покоя — вы можете распасться до частицы с энергией 300 кэВ и придать ей 100 кэВ кинетической энергии, но вы не можете распасться до частицы с энергией 600 кэВ. (Это невозможно компенсировать кинетической энергией — нет отрицательной кинетической энергии.) К сожалению, каждый второй заряженный лептон и каждый кварк тяжелее этого. Итак, какие варианты это оставляет нам? Ну, есть безмассовые частицы (фотон, глюон, гравитон). Есть также нейтрино, которые настолько близки к безмассовым, что только совсем недавно кто-нибудь мог сказать, что это не так. Так что, возможно, вы можете распасться на нейтрино и переносчики силы. За исключением того, что тогда вы сталкиваетесь с проблемой: ни у одного из них нет электрического заряда, и ваш распад должен сохранять заряд. Вы застряли.

Вкратце: электроны — самые легкие отрицательно заряженные частицы, поэтому они не могут распадаться на более легкие частицы, не нарушая закон сохранения заряда.

Браво! Отличный визуальный ответ непрофессионала. Однако у меня есть вопрос: электроны движутся с невероятной (на самом деле, непредсказуемой ) скоростью. Не повлияет ли это на то, во что это может превратиться?
Нет, потому что это должно происходить во всех кадрах. Так что, если я еду с той же скоростью, что и электрон, если я нахожусь в системе отсчета, в которой электрон не движется, в «системе покоя», все должно происходить точно так же. Я могу не знать, что это за кадр, но я знаю, что он существует. Из-за этого я знаю, что распад, который я наблюдаю, должен происходить в этой системе отсчета, и я могу использовать закон сохранения энергии в этой системе отсчета, чтобы ограничить распад. (Это сильно отличается, например, от столкновений, где «системой покоя» является центр масс, а не одинокая частица.)
Конечно, это предполагает, что электрон живет изолированно. Если во Вселенной есть другие частицы, они могут дать электрону некоторую энергию и/или заряд, позволяя ему измениться.
Если мы учтем, что электрон — это не частица, а действительно плотность вероятности, можем ли мы использовать это, чтобы преодолеть идею системы отсчета? Поскольку в этом случае нет единой системы отсчета... Я думаю, что это бесконечное число, каждое с некоторой вероятностью.
@Mehrdad это должно работать во всех системах отсчета, поэтому, если вы рассматриваете бесконечное их количество, вам все равно придется учитывать «худшую» из них, у которой нет кинетической энергии. Вы можете брать энергию извне (т.е. быть пораженным другой частицей на высокой скорости), но это не распад.
Может быть, это глупый вопрос, но разве не существует отрицательной гравитационной энергии? Могли бы вы отказаться от гравитационной энергии -89 кэВ и распасться на частицу с энергией 600 кэВ?
@KonradHöffner негативные изменения в гравитационном PE происходят, когда вы приближаетесь к массивному телу. Ситуация, о которой вы говорите, потребует, чтобы электрон на высоте 100 км «распадался» на электрон плюс еще одна частица на высоте 1 км. Это отличная идея, но, насколько мы знаем, физика локальна, и когда частица распадается, продукты ее распада появляются в одном и том же месте, поэтому GPE никогда не меняется.
Кстати , тоталитарный принцип обычно приписывают Гелл-Манну.
@DavidZ Что, если есть чрезвычайно мощный магнитный градиент, например, вблизи поверхности нейтронной звезды? То есть одного нанометра достаточно, чтобы отказаться от 89 кэВ?
@BrianGordon, согласно нашему нынешнему пониманию, частица не может исчезнуть из одного места, а продукты ее распада появиться в другом месте, независимо от того, насколько близко эти два места находятся.
Значит, электроны живут вечно?
Ах да, а как насчет остальных лептонных нейтрино? Не могли бы вы дать другой ответ?
Электроны будут жить вечно, если они не столкнутся с другой частицей. Что касается нейтрино, я думаю, что релевантной величиной является лептонное число, а не заряд, но это странный вопрос из-за нейтринных осцилляций, и я не чувствую себя комфортно, давая на него твердый ответ.
Существуют носители силы с электрическим зарядом, Вт + а также Вт − слабые заряженные бозоны. en.wikipedia.org/wiki/W_and_Z_bosons
Они не безмассовые.
@zeldredge Хорошо, масса была моим дополнительным вопросом: P

Утверждение верно для распадов, где можно измерить время жизни.

Однако это не относится к взаимодействиям. Самоубийственный электрон, встретивший позитрон, имеет хорошую вероятность раствориться вместе с позитроном в двух гамма-лучах при низких энергиях.

е+е-

Электрон-позитронная аннигиляция

Любопытно, что это не так для нейтрино. Если электронное нейтрино встречается с антиэлектронным нейтрино , соответствующая диаграмма Фейнмана будет иметь два Z 0 s . Поскольку Z 0 очень массивен, аннигиляция/исчезновение нейтрино не может произойти при низких энергиях, в отличие от того, что происходит с электронами/позитронами.

Разве на этой диаграмме не изображен электрон, излучающий пару гамма-лучей и поворачивающийся, чтобы вернуться назад во времени?
@Mark Если вы возьмете ось x в качестве оси времени, да. с осью у оси времени это рецепт для получения поперечного сечения электрона и позитрона, аннигилирующих в два гамма. Диаграммы Фейнмана — это знаковые предписания/стенограммы вычислений, которые необходимо выполнить.
@Марк физика.stackexchange.com/q/17521/ 44080
Электрон не был бы самоубийцей, если бы всю свою жизнь не был отрицательным.
Не может ли распад частицы пройти через состояния со сколь угодно высокой энергией (в виде виртуальных частиц), пока конечный набор частиц имеет такое же количество энергии, как и первоначальный набор?
@ Таннер Да. Таким образом, нейтрино теоретически могут аннигилировать в фотоны. А более тяжелые нейтрино могут распадаться на более легкие. Просто они настолько легкие, что их распад занимает слишком много времени, чтобы его можно было наблюдать на практике.
@TannerSwett В случае нейтрино-антинейтрино низкой энергии виртуальный Z0 должен соединиться с другой частицей, но константа слабой связи очень мала, а сечение невозможно измерить, хотя и рассчитать. Нулевая масса фотона — это то, что позволяет использовать приведенную выше диаграмму на оболочке (единственная вне оболочки — это электрон между двумя вершинами).

Это не совсем так. Считается, что суммарный заряд сохраняется, но существует слабый процесс, называемый захватом электрона, когда электрон захватывается ядром (обычно с внутренней «орбитали», поэтому имеется спектроскопическая сигнатура), испускается нейтрино и протон превращается в нейтрон. Значит, ваш учебник неверен!

Возможно, я неправильно указал "срок службы". Я имею в виду, что если его ничего не тревожит, будет ли он иметь бесконечный срок службы?
Ну, есть много процессов, которые разрушают электрон. Позитронно-электронная аннигиляция тоже подойдет. Однако обычно это не то, что мы подразумеваем под жизнью.
Но разве в нейтроне электрон не находится, так сказать, просто в «холодном хранилище»? На самом деле он не распался, а скорее создал нейтрон, объединив его массу и заряд с протоном. Из-за слабого взаимодействия в конце концов нейтрон распадется, и электрон снова отправится в путь.
@docscience Нейтроны в стабильных ядрах стабильны и не распадаются. Также нейтрон не состоит из электрона и протона. Электрон действительно перестал существовать после захвата. Нет ничего лучше «холодильника» частиц. Когда электрон вычисляется протоном, во Вселенной действительно на один электрон меньше. Если нейтрон распадается, рождается новый электрон.
@mpv Я знаком с тем фактом, что нейтроны внутри ядра более стабильны, чем снаружи (эксперимент показывает это), и есть теории, объясняющие, почему это так, но я не думаю, что мы знаем, почему с какой-либо высокой степенью уверенности. Ваше утверждение: «Когда электрон захватывается протоном, во Вселенной действительно становится на один электрон меньше». тоже предложение, верно?
@mpv ... Покажите мне экспериментальные доказательства, которые убедительно подтверждают это предположение. И если предположить, что вы каким-то образом сможете отследить частицу, как вы предлагаете проверить, что родился «новый» электрон, а не тот же самый, с которого вы начали? Разве «холодное хранение» не такое же хорошее предложение?
@doc Теории, добившиеся ошеломляющего успеха в предсказании свойств существующих частиц и существование изначально неизвестных частиц, совершенно ясны в этом вопросе: лептонное число, связанное с захваченным электроном, идет с нейтрино, оставляя ноль лептонов позади с нейтроном. И хотя я не знаю ни о каких нейтринных наблюдениях, связанных с захватом электрона, у нас есть все остальные нейтрино-нуклонные процессы. Напротив, удержание электрона внутри нейтрона потребует больше энергии, чем доступно. Так что нет, «холодное хранение» не является хорошей альтернативой.
@dmckee Но не будет никакой «затраты энергии», как только внутри ядра будет достигнуто состояние нейтрона. Разве сами ядерные силы не поддерживают более стабильное состояние равновесия, чтобы предотвратить распад нейтрона? И не поэтому ли нейтрон, выбитый из ядра, сильно сокращается? Какой эксперимент может опровергнуть существование стабильной протон-электронной «системы» внутри ядра по сравнению с фундаментальной частицей нейтрона? Как мы узнаем, что смотрим на другую частицу, а не на систему частиц?
@docscience Вы слишком много внимания уделяете тому, «как это опровергнуть». Сначала вы должны иметь "почему верить, что это происходит в первую очередь". Если электроны — это просто возбуждение электронного поля, то вопрос «тот же ли это электрон» просто не имеет смысла. Но да, я полагаю, вы могли бы рассчитать, какой электромагнитный момент имел бы нейтрон, если бы это было так, и если он не слишком мал, чтобы измерить его, измерьте его. Но сначала вы должны показать, почему кварковая природа нейтронов — плохое описание — бремя доказательства лежит на вашей стороне. В чем ошибка хромодинамики ?
@Luaan Todd Platt опубликовал отличную редакционную статью в журнале Science за октябрь 1964 года: «Strong Inference». Его аргумент в основном заключается в том, что наука должна использовать подход нескольких гипотез, а не какую-то одну предпочитаемую гипотезу. Более того, никто никогда не может «доказать» гипотезу, а скорее опровергнуть или фальсифицировать конкурирующие гипотезы. Это устаревший, но исторический и здравый совет.
@docscience Я полностью согласен с этим, и это основа научного мышления. Но вы все равно должны преодолеть разумные сомнения, прежде чем добавлять новую гипотезу в качестве альтернативы — если я говорю, что нейроны общаются не только с помощью электрических импульсов, но и с помощью квантовой гравитации, это альтернативная гипотеза, которую вы можете опровергнуть, в конце концов обнаружив, что нет, есть никакого эффекта от квантовой гравитации. Но он более сложен, чем альтернативы, не давая никаких новых предсказаний и не объясняя каких-либо известных расхождений. Это правильный научный подход, но не эффективный.
@docscience Как опровергнуть это всегда должно быть частью научного исследования, и да, у нас нет исходных кодов вселенной, поэтому мы не можем доказать какой-либо научный закон, но это не та часть, против которой я возражаю. Просто по умолчанию побеждает самое простое объяснение. Если у вас есть объяснение, которое лучше соответствует фактам, это прекрасно, но если у вас есть только альтернативное объяснение, которое будет альтернативным, и вы не сможете отличить одно от другого, а ваше более сложное... место? Должно же быть что-то, что заставило бы тебя поверить в это, верно?
@Luaan В моем случае по этому конкретному вопросу просто не хватало информации. Поэтому я задал вопрос здесь: physics.stackexchange.com/questions/178865/… Проверьте это. Это действительно подняло шум. Но это помогло изменить мое мировоззрение.
@docscience Это хороший вопрос, и ответы тоже очень хорошие. Я лишь указывал на вашу рационалистическую ошибку, не нападая и не поддерживая именно вашу гипотезу или КХД (как и вы, я не физик элементарных частиц). Подобные рациональные осечки - это то, что люди делают по умолчанию, поэтому необходимо бороться с этим, куда бы мы ни пошли :)) Как программист, я близко к сердцу принял жизненный совет "терпеть неудачу часто, ошибаться быстро" - конечно, потратив тридцать годы доказательств вашей ошибки являются научными, и результаты вполне могут быть важными. Но что, если бы вы могли потерпеть неудачу 30 лет назад?

Гиперлюминал спросил:

«Означает ли это, что электроны бесконечно стабильны?»

Подумайте о модели электрона Дирака, которая включает вклады левой и правой руки.

Теперь добавьте (достойную Нобеля) идею Браута-Энглерта-Хиггса о том, что левое сверло взаимодействует с конденсатом слабого гиперзаряда, а правое - нет.

Это предполагает простое расширение стандартной модели: ограничение SU (2), способное удерживать вместе левую и правую части фермиона. Подумайте об удержании кварков, но на более коротком расстоянии.

Что касается « бесконечно ли стабильны электроны? », если такие доли фермионов могут быть связаны, то в природе может существовать процесс их диссоциации... гамма-всплески?

Для тех, кто работает над так называемыми «чудесами вимпов» для объяснения темной материи, такая электрослабая связь выглядит интересной; доэлектронные, дофотонные, массивные префермионы, эволюционирующие в вещи, которые могут излучать фотоны (и, следовательно, быть обнаруженными).

Почему электроны, согласно моему учебнику, существуют вечно?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v