Я знаю об эксперименте Милликена с каплей масла и читал, что кварки имеют дробный электрический заряд, но мне интересно, есть ли какой-нибудь теоретический аргумент, который заставляет нас верить, что заряд квантуется.
Я также читал о знаменитой работе Дирака, в которой он продемонстрировал, что если существует магнитный монополь, то электрический и магнитный заряды должны быть квантованы.
Но если его не существует? Есть ли какая-либо другая теоретическая причина для квантования заряда или это единственный известный нам способ?
Я знаю два связанных аргумента, один из которых вы упоминаете.
Если магнитный монополь существует, Дирак показал, что для того, чтобы он был совместим с квантовой механикой, заряд должен быть квантован.
Второй связанный с этим аргумент носит технический характер. Если все силы — сильные, слабые и электромагнитные — объединяются при высокой энергии, заряд должен быть квантован из-за алгебры группы симметрии, описывающей объединенную силу.
Связь между аргументами Полякова и 'т Хофта также носит технический характер. Я могу просто сказать, что монополии должны возникать в любом случае, когда объединенная сила спонтанно распадается на наши три известные силы.
Квантование заряда означает, что, в отличие от стандартного электромагнетизма, закон Гаусса не может возвращать какой-либо реальный заряд внутри замкнутой поверхности, а только целочисленную кратность некоторого фундаментального заряда (e или e/3).
Итак, вопрос в том, как исправить электромагнетизм, чтобы ограничить закон Гаусса целыми значениями. Единственный способ, о котором я слышал, - это использование топологического аналога закона Гаусса: теорема Гаусса-Бонне, которая говорит, что интегрирование кривизны по замкнутой поверхности возвращает топологический заряд внутри нее - заряд, который должен быть целым числом.
Таким образом, определяя электромагнитное поле как кривизну некоторого более глубокого поля и используя для него стандартный лагранжиан, мы можем воссоздать электромагнетизм с включенным квантованием заряда: закон Гаусса, ограниченный целыми значениями. Кроме того, он также решает проблему бесконечной энергии такого заряда, например, как электрон — какая-то статья .
Охотник
innisfree
Охотник