¿Todos los electrones son uniformes en tamaño y carga?

Si. Si tiene dos electrones en una caja, no hay forma de saber si cada uno está encendido.

Vale la pena señalar que no es solo una cuestión de “no podemos decir”, es un principio fundamental de la física.

¿Cómo podemos estar seguros de que no es solo una limitación de nuestros instrumentos? Bueno, no llegamos a la conclusión de que los electrones no se pueden distinguir midiéndolos, llegamos a esa conclusión usando física estadística.

La física estadística nos dice que dos modelos, uno donde los electrones son distinguibles y otro donde los electrones son indistinguibles, en realidad son diferentes.

Déjame darte un ejemplo para mostrar la diferencia.

La entropía está relacionada con el número total de estados diferentes que podemos tener en un sistema. Supongamos que tenemos dos electrones y dos niveles. Consideremos también los dos estados Electrón 1 en el nivel 1 y electrón 2 en el nivel 2 y el estado electrón 2 en el estado 1 y electrón 1 en el estado 2. Si los electrones son distinguibles estos dos estados son diferentes, pero si los electrones son indistinguibles, estos dos estados son iguales y cuentan como uno.

Cuando contamos el número total de estados, esto hará una deferencia al final. De hecho, podemos medir este tipo de estadísticas, y llegamos a la conclusión de que todos los electrones son indistinguibles.

Uniforme a cargo, sí. Uniforme en masa, esencialmente así que sí. Uniforme en tamaño? Un poco más difícil de decir. Realmente no sabemos exactamente qué tan grande es un electrón. Y en algunos modelos teóricos, un electrón es una excitación de un campo, lo que hace que el “tamaño” no tenga sentido.

No soy un experto en este tema, pero creo que se sabe por la física de partículas que todos los electrones son completamente idénticos y no se pueden distinguir entre sí. Lógicamente, todos los electrones deben tener el mismo tamaño (aunque los electrones se tratan como partículas puntuales de dimensión cero y, por lo tanto, realmente no tienen un tamaño) y la misma carga.

Todos los electrones son idénticos porque intercambiar dos electrones en un sistema de electrones no hace ninguna diferencia en las estadísticas generales.

Esto significa que todos llevan una carga idéntica.

Como los otros han mencionado, el concepto de “tamaño” es difícil de aplicar a las partículas fundamentales. La ubicación de un electrón se describe mediante una distribución de amplitud de probabilidad llamada “función de onda”. La función de onda puede tener una extensión a través de todo el espacio … pero puede haber una probabilidad distinta de cero de encontrar un electrón en un volumen arbitrariamente pequeño.

También puede definir el tamaño como qué tan cerca puede llegar a él antes de estar casi seguro de tener una interacción … como si se disparan electrones directamente el uno al otro, qué tan cerca pueden llegar sin rebotar. Cuanto más altas son las energías cinéticas iniciales, más se acercan. No creo que nadie haya encontrado un límite, pero a energías muy altas pueden suceder cosas extrañas.

Hay otras formas de definir el tamaño, pero creo que te haces una idea.

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