¿Cómo sabemos que los electrones son partículas puntuales?

No sabemos que los electrones son partículas puntuales. Esa frase descriptiva que caracteriza al electrón es un traspaso de la antigua mecánica cuántica que precedió a la teoría cuántica de campos. QFT habla de los campos como primarios y las partículas se denominan excitaciones de varios campos. Por lo tanto, el electrón se considera, en vista de la electrodinámica cuántica (QED), como una excitación del campo de electrones, ya que el fotón es del campo electromagnético.

La partícula a la que nos referimos y detectamos como un electrón es un promedio estadístico de todas las interacciones posibles, que implican la aniquilación y la creación, que el electrón postulado podría tener con varias partículas. Estos incluyen leptones (electrones y neutrinos), quarks y bosones medidores.

En otras palabras, lo que llamamos un electrón es en realidad una especie de ficción conveniente, definida por nosotros mismos de tal manera que se adapte a nuestros propósitos (que puede cambiar de vez en cuando y en diferentes contextos o circunstancias). Lo que puede ser real es El campo del medidor y el electrón es una especie de manifestación transitoria que emerge de este campo en el contexto de nuestras mediciones. Como tal, no tiene sentido describir los electrones como “puntuales” o “no puntuales”. De hecho, tampoco son sino algo completamente diferente.

Para ser honesto (como ingeniero), nunca he entendido bien el concepto de dualidad de onda de partículas. De Broglie postuló que toda la materia tiene propiedades similares a las ondas (y derivó la relación entre masa y longitud de onda) e intuitivamente no tiene sentido pensar en la materia como algo más que una función de onda de alguna fuerza en el espacio. Si dos ondas “viajeras” se cruzan, entonces, en algún momento, sabemos experimentalmente que algo claramente “voltea”. Dada la naturaleza cuántica exhibida de la materia, es de esperar que se alcance un umbral crítico cuando la onda cambia, por ejemplo, cuando un electrón “orbitando” un núcleo pierde suficiente energía para caer en una capa inferior. La razón por la que simplemente no se acerca progresivamente al núcleo (es decir, de forma analógica), es porque está resonando y tiene que tener un período entero de oscilación; de lo contrario, simplemente no está en un estado estable. Sin embargo, aunque puede ser intrínsecamente imposible medirlo, la transición ocurrirá de manera análoga. El comportamiento puntual o similar a una partícula no indica, para mí, que un electrón es en sí mismo una partícula, simplemente que se ha producido algún estado de transición en algún punto localizado en el espacio y el tiempo y podríamos interpretar esto como un comportamiento puntual. No necesitamos proponer ningún tipo de dualidad. Debo apresurarme a agregar que no ofrezco esto como respuesta a la excelente pregunta, sino más bien preguntar por qué alguna vez se nos pide que consideremos la posibilidad de que la cuestión sea tan relevante.

Con una partícula compuesta, un protón o neutrón, obtienes un tipo de “producto hijo” en casi accidentes (interacción vía campo), y un conjunto completamente diferente de “productos hijos” para colisiones. Y la frecuencia de este suceso, es indicativo de un tamaño.

Los electrones (y los fotones) SOLO interactúan alguna vez a través de su campo, por lo que no tienen tamaño.

Hemos tratado de encontrar evidencia de estructura dentro del electrón, de la misma manera que lo hicimos con protones y neutrones, mediante experimentos de dispersión de alta energía. Hasta ahora nada. Entonces, hasta que surjan nuevas pruebas, es más simple suponer que el electrón realmente es puntual, como parece ser. No sabemos nada

Buscaron evidencia de tamaño, y no pudieron encontrarla. Las mediciones muestran que el tamaño de un electrón es inferior a 10 ^ -18 m. Por supuesto, no está del todo claro qué quieres decir con el tamaño de un objeto cuántico. Esta página ¿Qué tan grande es un electrón? discute el punto con cierta extensión,