¿Los electrones, positrones y fotones durarán para siempre?

No lo sabemos con certeza, pero parece extremadamente probable. No conozco ninguna sugerencia coherente de que los electrones, por ejemplo, puedan descomponerse.

La cuestión es … ¿en qué van a decaer? Debido a la conservación de energía, una partícula debe descomponerse en algo que tiene una masa más baja. Entonces, si un electrón se descompone, debe convertirse en algo que tenga una masa menor que un electrón.

Del mismo modo, se cree que otras cosas se conservan, como la carga (y el giro). Una partícula debe descomponerse en una partícula o partículas que tengan la misma carga total. Por lo tanto, el electrón debe decaer, si puede descomponerse, en una partícula o partículas con una carga total de -1 y una masa total igual o menor que el electrón.

Pero el electrón es la partícula menos masiva que conocemos que tiene una carga. Por lo tanto, no hay a dónde ir la carga si un electrón se desintegra. Ahora, podría haber partículas más livianas con carga -1 … pero si es así, deberíamos verlas en nuestros experimentos que hacen casi todo lo posible con menos energía que la energía total en la colisión (razón por la cual se descubren partículas pesadas más tarde, a medida que los aceleradores obtienen más energía). Si hubiera partículas cargadas de luz, deberíamos verlas. ¡Y nosotros no!

Por lo tanto, parece extremadamente probable que los electrones sean estables en sí mismos. A menos que estas leyes de conservación dejen de aplicarse al menos.

Lo mismo ocurre con los positrones, aunque supongo que podría sostenerse que eventualmente todos los electrones se aniquilarán con los positrones de las desintegraciones de protones. Sin embargo, esto es muy poco probable, simplemente no hay suficientes oportunidades para que interactúen dada la alta energía que tendrán estos productos de descomposición. Aún así, tal vez podrías discutir un universo cerrado para que eventualmente se encuentren. Entonces tendrías un universo de fotones y neutrinos … no muy emocionante. ¡Además de lo que sea la materia oscura!

Debo terminar señalando que la descomposición de protones no es un hecho, lo que parece sugerir su pregunta. Solo algunas extensiones del modelo estándar presentan descomposición de protones, y hasta ahora no hay evidencia de ello experimentalmente.

Se considera que las partículas como los protones y los electrones son estables en el sentido de que no tenemos pruebas experimentales de su inestabilidad o decadencia. – La estabilidad del universo actual no significa que las partículas no puedan convertirse en otro tipo de partículas como resultado de colisiones de alta energía con otras partículas. Desintegración beta inversa – Wikipedia Con respecto a los fotones, estos son cuantos del campo electromagnético que se absorbe y reemite permanentemente, por lo que no pueden tratarse como partículas fundamentales de la misma manera que los bloques de construcción de material. Pero un fotón aislado también puede durar para siempre, por supuesto. La mayoría de las partículas se pudren, ¡pero algunas no!

Dudo que cualquier electrón, positrón o fotón dado dure para siempre, pero no hay ninguna razón por la cual esos campos de partículas deberían desaparecer del universo.

Tal vez no. Podría haber formas más bajas de energía, como simetrías de calibre adicionales que no influyen en la materia cargada más que los fotones perturban los quarks o gluones. Quizás haya un camino para que la energía pase de una simetría a otra (creo que eso sucede en corriente débil neutral).

Si no hay otro lugar donde ir la energía y el universo termina en una muerte por calor, casi todos los positrones desaparecerían en aniquilaciones con electrones. Esto genera rayos gamma, algunos de los cuales forman nuevos pares de electrones / positrones … pero no siempre. Algunas veces los rayos gamma se convertirían en energía cinética y / o fotones de longitud de onda más larga a través de interacciones con materia bariónica. Materia bariónica perpetuamente más difusa y de menor energía.

Personalmente, creo que los teoremas de incompletitud de Gödel deben aplicarse a las leyes físicas, lo que sugiere que siempre habrá otra ruptura de simetría de calibre disponible. Probablemente, para la nueva simetría, el universo parecería pequeño, cálido y denso. Es imposible saber cuántas simetrías podrían estar fuera de nuestro rango de energía. Pero, incluso si las fuerzas fuertes, débiles y electromagnéticas son las primeras en existir, no hay razón para pensar que no haya otras adicionales en el rango de energía entre electromagnetismo, EM y gravedad. La materia oscura podría ser una variedad que vino después de EM. Si no se acopla a EM, lo veríamos solo como gravedad.