¿Qué causan las cargas en partículas subatómicas? ¿Cuáles son los cargos, exactamente?

Hay dos tipos de partículas subatómicas: “partículas” elementales y partículas compuestas.

Las “partículas” elementales son las más fundamentales con solo 3 características Masa (energía), carga y giro. El giro no es tan importante, por lo que solo la energía y la carga importan.

Debido a que muchas “partículas” elementales tienen carga, muchas partículas compuestas también tienen una carga total. Pocas partículas compuestas son neutrales o no tienen carga total, sus “partículas” elementales sí tienen carga, pero se cancelan entre sí perfectamente. (fi Neutron)

Es solo una convención que un electrón tiene carga negativa. Cargar es solo una palabra que le dimos. Charge + y – es solo una cuestión de convención, así como la materia y la antimateria son una cuestión de convención. La carga normalmente se asocia con electrones, pero eso es solo un pensamiento simple.

¡Sin embargo, la subpregunta es brillante! ¿Cómo se produce la carga? ¿Qué hace que los electrones carguen negativamente? ¿Por qué los quarks Up tienen carga positiva y los quarks Down tienen carga negativa? ¿Por qué hay algún cargo?

¡La conclusión es que no lo sabemos! Lo mejor que la ciencia puede decir, a partir del Big Bang y todo lo que sabemos de la mecánica cuántica, es que la carga es un hecho, pero no por qué hay carga. Pueden calcular con él, pueden decir qué carga hace, pueden decir mucho, pero no por qué hay una carga en absoluto. Si no fuera así, todo sería diferente, me atrevo a decir que nada digno de mencionar hoy sería, la materia no sería, la vida no lo sería. Nada sería como es hoy, ni el universo, incluso el espacio y el tiempo serían completamente diferentes o no serían en absoluto.

Las partículas elementales más importantes tienen carga y energía (masa): Up quark, Down quark y el electrón. Junto con las fuerzas que actúan sobre ellos, forman el 99,999999999999999999999999999999999.etc% del universo visible. (Olvídate de la materia oscura y la energía oscura, realmente no existen) El universo visible ahora y para siempre es, fue y será basado en el equilibrio. Un equilibrio entre energía, carga y fuerzas que actúan sobre él. No pueden existir el uno sin el otro, se podría decir que son iguales en alguna forma de pensar. Tanto la energía como la carga no se pueden crear ni destruir (leyes de conservación), solo se transmiten a través de interacciones. Estas interacciones, mover energía cargada de aquí para allá, son muy importantes en nuestro mundo dominado por la electricidad de hoy. Sin él, su cepillo de dientes eléctrico no funcionaría, sin él, Quora no sería posible. Sin ella ni siquiera habría luz para ver nada.

Las dos fuerzas verdaderamente fundamentales (sí, solo dos: ¡Gluonforce y Photonforce!) Hacen posible un equilibrio, el equilibrio de protones, neutrones, átomos y moléculas. Un equilibrio entre diferentes fuerzas de atracción y repulsión sobre la distancia, lo que resulta en un status quo. ¿Es esa una respuesta a por qué hay un cargo: NO, no realmente! William S. diría: ¡ser o no ser! ¡Quizás esa sea la única respuesta correcta! Sin carga no habría nada, sin carga una fuerza fundamental no sería. Solo una fuerza fundamental no es capaz de mantener el equilibrio / status quo, por lo que nada familiar que conocemos hoy sería. Entonces, sin energía (masa): sin carga (gluón y fotón) y sin carga: a veces sin energía (masa): (gluón y fotón) Siempre se unen en algún tipo de proporción, dependiendo de las circunstancias, como un hecho de la naturaleza.

¿Era posible algo diferente a la carga para llegar a este punto de ti, en algún planeta en algún universo, con algún conjunto universal de leyes de la naturaleza, haciendo esta brillante pregunta? Realmente no lo se! ¡Este hermoso universo como creemos que es, ya es muy, muy difícil de entender!

No lo sabemos realmente.

Parece que es solo una propiedad fundamental de una partícula. Quizás podamos explicar algunas de estas propiedades en términos de otras cosas, pero al final creo que siempre habrá cosas que solo tenemos que aceptar.

Sin embargo, es útil saber qué hacen los cargos.

Considere las 4 fuerzas fundamentales: electromagnética, débil, fuerte y gravedad.

Cada ‘carga’ está conectada a una de esas fuerzas. La carga eléctrica (es decir, electrones -1, protones +1, neutrones 0) le dice qué tan fuertemente interactúa una partícula con la fuerza eléctrica. Del mismo modo, el giro hace lo mismo con la fuerza magnética (por supuesto, es un poco más complicado que eso, ya que la fuerza eléctrica / magnética se unifica en la fuerza electromagnética, por lo que esperaría que el giro y la carga eléctrica estén relacionados).

La fuerza débil / fuerte tiene sus propias cargas también. La carga débil se llama Flavor y viene en 6 (!) Diferentes … sabores (perdona el juego de palabras): arriba, abajo, extraño, encanto, arriba y abajo. Para la fuerza fuerte tenemos tres colores: rojo, azul y verde (obviamente no son colores reales, son solo nombres). Debido al rango relativamente corto de estas fuerzas, generalmente no se notan estas fuerzas en la vida diaria.

La gravedad y su ‘carga’ (que sería masiva) se cae del bote. La gravedad, por supuesto, generalmente se interpreta como curvatura del espacio-tiempo, por lo tanto, la descripción matemática es bastante diferente.

Lo sorprendente es que estas interacciones (todo menos la gravedad) pueden derivarse matemáticamente a través de ciertas simetrías. Es un poco más técnico de lo que la mayoría de la gente está acostumbrada, pero puede, por ejemplo, demostrar que el campo electromagnético (y las ecuaciones de Maxwell) es necesario en los modelos que tenemos, si exige ciertas cosas. En el caso del campo electromagnético, básicamente se reduce a exigir que la fase de una onda no pueda tener ningún significado físico.

Por supuesto, por sorprendente que sea, técnicamente no es realmente una explicación.

De todos modos, en resumen: las cargas te dicen cuán fuertemente interactúa una partícula con cierta fuerza. Si es neutral, no interactúa, diferentes tipos de cargas pueden variar en diferentes valores. Es algo lógico que si tienes una interacción también tienes un parámetro que te dice qué tan fuerte (y de qué manera) afectará esta interacción a la partícula, pero aparte de eso, no conozco una razón simple para la existencia de carga.

Nadie sabe qué o por qué lo son. Es solo un axioma que asumimos para hacer que nuestros modelos matemáticos funcionen. Sin embargo, podemos verlo como una constante de proporcionalidad necesaria para que las fórmulas funcionen, pero imagino que no es una explicación satisfactoria.

La carga EM es consecuencia de una simetría de calibre exhibida por QED Lagrangian. Es decir, el lagrangiano permanece igual bajo la transformación de fase exp (I * theta).

Esta simetría implica una corriente conservada por el teorema de Noether y puede reconocerse que tiene una carga correspondiente (cantidad conservada) que es la misma que la carga EM conocida.

Le daré la respuesta estándar, porque no tengo idea de cómo mejorarla.

La carga eléctrica es el campo requerido para completar “El Lagrangiano” para el electromagnetismo.

En esencia, lo que esto dice es que si el (los) campo (s) electromagnético (s) pueden variar en el espacio y el tiempo, debe haber una “carga” que lo acompañe. Esto es cierto para la fuerza fuerte (carga de color) y la fuerza débil. No sé cómo se llama la carga para la fuerza débil. La carga por gravedad es la masa.

Esto no dice nada sobre la cuantización de la carga: ¿Por qué la carga aparece en cantidades discretas de (-1, -2/3, -1/3, 0, 1/3, 2/3, 1). Ambos tendremos que esperar a alguien más, a quien le gustaría mejorar mi respuesta empobrecida.

A2A, considere esto:

Posiblemente las cargas son propiedades de los límites del espacio causadas por la división del espacio en masa y energía. Esta proposición debería ser correcta si las cargas en los límites opuestos del neutrón son exactamente la mitad de la carga del protón o el neutrón. (es decir, 1/2 ey -1 / 2e, haciendo que la carga neta sea cero).

Pero consulte con algún profesional / físico, ya que no soy una persona con mucho conocimiento.

Para una perspectiva interesante similar, consulte GRANDES PREGUNTAS

Los electrones llevan una carga negativa de la asignación original de cargas y voltajes.

La naturaleza exacta de la carga, y la materia para ese fin, es más un misterio de la ciencia moderna. Mi modelo actual, basado en un estudio intenso de las unidades CGS, es que estos son el resultado del ángulo.

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