¿Por qué todos los electrones tienen exactamente la misma carga y masa?

Porque solo hay un electrón en el universo, y sigue avanzando y retrocediendo en el tiempo (donde es un positrón cuando retrocede) para ser todos los electrones y positrones que observamos. Pequeño cabrón ocupado, ¿eh?

Ok, nadie realmente cree que esa sea una explicación útil. Pero es una idea divertida. Originalmente fue propuesto por Wheeler a Feynman. Feynman más tarde hizo uso de parte de la idea de Wheeler: que los positrones son equivalentes a los electrones que retroceden en el tiempo, para su teoría de la electrodinámica cuántica. Pero no la parte de que solo haya un electrón.

La “explicación” actual es que hay un solo campo de electrones en todo el universo, y todos los electrones y positrones son excitaciones cuánticas de ese campo, por lo que vienen en unidades de electrones enteros de una masa y carga dada.

Pongo “explicación” entre comillas, ya que no responde la parte del “por qué” de su pregunta, sino que cualquier teoría consistente con lo que observamos debe predecir que todos los electrones tienen la misma masa y carga. Esa es la forma como es.

Por cierto, en cierto sentido, no todos los electrones tienen la misma masa en reposo. Hay otras partículas que se comportan exactamente como un electrón en todos los sentidos, excepto que tienen diferentes masas en reposo. Son las partículas de muón y tau. Cuando se descubrió el muón, en ese momento se esperaba teóricamente encontrar un mesón de aproximadamente esa masa que sería una partícula de intercambio para reacciones nucleares. Inicialmente pensaron que habían encontrado su mesón, pero resultó que el muón no era un mesón y, en cambio, tenía todas las propiedades de un electrón, excepto una masa más alta. Como resultado, II Rabi comentó humorísticamente sobre el descubrimiento: “¿Quién ordenó eso?”. Más tarde se descubrió el esperado mesón pi.

Tenga en cuenta que, en sentido estricto, un muón no es un electrón de mayor masa, ya que no puede convertir un muón en un electrón simplemente emitiendo energía, por ejemplo, un fotón. Los sabores de leptones se conservan, por lo que también debe incluir un neutrino muón y un neutrino electrónico. Por lo tanto, un muón no es solo un electrón excitado, sino que de hecho está representado por su propio campo cuántico distinto, como lo es la tau.

Obviamente es una pregunta interesante, con muchas capas en los grados de comprensión, para lo cual, invito, en última instancia, no existe una justificación a menos que podamos calcular a partir de los principios básicos las masas y propiedades de las partículas en el modelo estándar.

Sin embargo, desde la red, es posible calcular la masa del protón, suponiendo que el campo de gluones sea el mismo en todas partes. En este caso, la pregunta se traduce a QCD.

Sobre las cargas eléctricas, la respuesta, tal vez, estará (nuevamente) relacionada con las interacciones fundamentales. En principio, es posible construir partículas de 1e, 2e, 3e, …,

sin embargo, ¿por qué hay un valor mínimo (es decir, 1e) para el campo eléctrico? (Si 1e tiende a 0, hay un continuo de posibilidades),

Si 1e es diferente de cero, ¿por qué es igual en todas partes?

tal vez eso esté relacionado con la cuantización de carga, que se resuelve con la teoría de Dirac monopolo, o las teorías de unificación de subvenciones que predicen la cuantización de carga.

Al suponer que todos estos números son el resultado de las interacciones, entonces, podemos traducir esta pregunta a otro sector del modelo estándar, donde la teoría de grupo puede arrojar luz sobre los valores universales de estos parámetros.

Aunque esto no resuelva la pregunta, puede ser útil para explorar formas.

Por qué las preguntas no son preguntas de ciencia. La ciencia responde cómo se comporta la naturaleza.
Enmienda: también es una cuestión de definición. Una partícula con una masa de 0.51MeV, Spin 1/2 y carga -1 se llama electrón. Una partícula con el mismo giro, la misma masa de 0.51MeV pero una carga de +1 se llama positrón. Sin embargo, tenga en cuenta que un positrón no existe en nuestro mundo estable, digamos en los átomos de su cuerpo.
Es un postulado de la mecánica cuántica que hay partículas con ciertas propiedades cuánticas. Momento, posición, giro, carga, etc. Estas propiedades junto con las reglas de interacción son verificables experimentalmente. Por lo tanto, así es como es. No por qué, solo realidad.

Los electrones son partículas de materia 3D superiores, partículas fundamentales. Tienen componentes similares y estructuras idénticas. Por lo tanto, todos los electrones tienen propiedades idénticas. ver: capítulo 12 de ‘MATERIA (reexaminada)’.
La carga (eléctrica) es la dirección relativa del campo eléctrico. Todos los campos eléctricos tienen cargas eléctricas positivas y negativas. Por lo tanto, todos los electrones tienen cargas eléctricas similares. ver: archivo de impresión electrónica viXra.org, viXra: 1404.0440, Campos
La masa es la relación matemática entre el esfuerzo externo en un cuerpo y la aceleración del cuerpo. Por lo tanto, la masa de un electrón depende de estos factores.

Cargo probablemente. Misa, tal vez no. Los electrones de mayor energía podrían tener más masa. Si la carga no es constante entre todos los electrones, los débiles nunca se han reunido para ser observados (que yo sepa). Tampoco los supercargados se han separado en un grupo (que yo sepa).

Buena pregunta. Sigue pensando.

Todos los electrones son iguales porque son la manifestación de partículas de una sola onda de energía que se creó al comienzo de los tiempos. El frente de onda tiene el radio del universo. La frecuencia de la onda da lugar a la masa y la fase de la onda da lugar a la carga. La expansión del universo que atribuimos al big bang es en realidad la expansión del frente de onda.