Со времен Милликена очевидно, что заряд электрона может быть измерен в результате действия силы внешнего электрического поля. В деталях мы получаем заряд от избытка электронов в капле воды или масла.
Интересно, почему мы так убеждены, что свободный электрон не теряет часть своего заряда на пути к ядру, на пути к связанному электрону?
Я прекрасно понимаю, что прямое измерение уменьшения заряда невозможно, не так ли? Воспринимайте это, если хотите, как подвопрос.
Предположение, что электроны частично теряют свой заряд, имеет некоторые последствия, попадающие в область наблюдаемой физики.
Мой вопрос: в чем несостоятельность гипотезы о потере заряда связанным электроном?
И, пожалуйста, хотя бы на этот раз, пусть некоторые из вас воздержатся от импульсивной реакции, что это не общепринятая физика. Физика — это живая наука, а не набор теорий истины.
Изменить после ответа Джона
Энергетические уровни атома водорода рассчитаны для постоянного отрицательного заряда электрона и постоянного положительного заряда протона. Если бы заряды уменьшались (сохраняя общий заряд равным нулю), уровни энергии отличались бы от рассчитанных (и наблюдаемых).
Для этого подход заключается в том, что заряд имеет значение потенциальной энергии от бесконечности до точки, в которой он находится вдали от ядра? Одной рукой мы прикладываем энергию, а другой забираем энергию излучением фотонов.
Полностью осознавая, что я делаю, я написал в вопросе, что даже электрон, находящийся в покое, вблизи ядра, «упадет» на него с выделением ЭМ-излучения. Это не может быть ни заявленная потенциальная энергия бесконечности, ни кинетическая энергия. Он берется из самого электрона, его массы и/или его поля.
Возможно, это семантика. Но следствие лежит в необходимости или не необходимости сильной силы. Она заключается в понимании того, почему электрон-протонное взаимодействие является устойчивым в конце и квантованным для вынужденных состояний. И почему происходит аннигиляция частица-античастица.
Редактировать после комментария sinteticos
фотон не имеет заряда, поэтому испускание или поглощение фотона не меняет заряд
@sintetico, да, у фотона нет заряда. Но е и р имеют противоположные заряды. Кроме того, у них есть (измеренные, действительно реальные) магнитные поля.
Фотон, в свою очередь, имеет набухающую электрическую и магнитную компоненты поля. Как это не смахивает на кражу некоторой напряженности поля от е и р к кванту энергии?
Еще одно дополнение к глубокому ответу Джона
В квантовой теории поля объект, который мы называем электроном, строго определен только в том предельном случае, когда он изолирован от всех других частиц. В этом случае оно представлено фоковским состоянием поля, и это состояние имеет заряд −𝑒. Однако связанный электрон не является фоковским состоянием. На самом деле у нас нет простого описания этого состояния, но мы можем аппроксимировать его как сумму состояний Фока, и именно эти дополнительные состояния в сумме представляют виртуальные частицы.
Идея уменьшенного электрического заряда утверждает отсутствие необходимости в виртуальных фотонах. Он заменяет заявленную сумму состояний Фока для непростых описываемых состояний более простой моделью. Пусть модель не правильная, но ее стоит сначала рассчитать, а потом уже выбрасывать. Для начала, каковы несоответствия и - снова и снова - не последствия для существующих теорий?
Энергетические уровни атома водорода рассчитаны для постоянного отрицательного заряда электрона и постоянного положительного заряда протона. Если бы заряды уменьшались (сохраняя общий заряд равным нулю), уровни энергии отличались бы от рассчитанных (и наблюдаемых).
В более общем смысле, если предположить, что вы принимаете квантовую теорию поля как хорошее описание фундаментальных частиц, заряд является свойством квантового поля. Причина, по которой все электроны имеют одинаковый заряд, заключается в том, что они являются возбуждениями одного и того же квантового поля. В квантовой теории поля нет механизма изменения заряда электрона в зависимости от того, связан он с атомом или нет.
В каком-то смысле можно утверждать, что заряд в атоме водорода действительно изменяется, и это происходит в соответствии с механизмом, который вы предлагаете, хотя заряд электрона изменяется не просто по мере приближения к протону. В квантовой теории поля объект, который мы называем электроном, строго определен только в том предельном случае, когда он изолирован от всех других частиц. В этом случае оно представлено фоковским состоянием поля, и это состояние имеет заряд . Однако связанный электрон не является фоковским состоянием. На самом деле у нас нет простого описания этого состояния, но мы можем аппроксимировать его как сумму состояний Фока, и именно эти дополнительные состояния в сумме представляют виртуальные частицы.
Дело в том, что в атоме будут присутствовать виртуальные пары электрон-позитрон, и если мы добавим модуль зарядов, это изменит общее количество. Это очень небольшой эффект в атоме водорода, потому что энергия связи ничтожна по сравнению с массой покоя электрона и позитрона, но это означает, что среднее число электронов отличается от единицы на крошечную величину. Это означает, что общее количество присутствующих отрицательных зарядов отличается от на крошечную величину (общий заряд остается неизменным из-за положительного заряда виртуальных позитронов).
Но означает ли это, что заряд электрона меняется, когда он связывается с атомом водорода? Я думаю, что это в значительной степени семантика, хотя мой ответ будет отрицательным, поскольку, строго говоря, объект, связанный с атомом водорода, немного отличается от свободного электрона.
После падения нефти в Миликане есть много экспериментальных доказательств. Траектории электронов измеряются с большой точностью в электронных (и позитронных) пучках. Точность зависит от заряда электрона, который не меняется независимо от того, сколько километров находятся коллайдеры.
Это будет выглядеть как явное несохранение энергии в результатах.
Эксперименты LEP, установившие стандартную модель, также дали бы совершенно другие результаты.
любопытный разум