¿Por qué la carga de un protón es exactamente igual a la carga de un electrón? ¿Existe una propiedad fundamental de la naturaleza que dicta esto?

Las Grandes Teorías Unificadas (GUT) ofrecen una buena explicación. En esas teorías, un grupo de gran calibre contiene los grupos de simetría del modelo estándar SU (3) × SU (2) × U (1). En tales teorías, los electrones y los quarks viven en las mismas representaciones del grupo grande, y dado que la carga eléctrica es uno de los generadores del grupo, la suma de las cargas de todas las partículas que pertenecen a una representación debe ser cero. Por ejemplo, si el grupo grande es SU (5), entonces una representación contiene un positrón, un neutrino electrónico y tres d quarks (uno para cada color); con el neutrino siendo eléctricamente neutro, esto significa que la carga d quark debe ser exactamente -1 / 3 de la carga de positrones.

Hay, por supuesto, un gran “si” aquí: no sabemos si existe una gran teoría unificada que unifique las interacciones fuertes y con electroválvulas.

Hoy en día ver sobre esto.

La carga eléctrica para partículas probablemente no sea una propiedad sino una función

En otras palabras, la partícula está modificando el espacio o el tiempo o las cadenas del universo para demostrar la carga. Y lo hace a plena saturación. Es por eso que todos los electrones y todos los protones que medimos tienen el mismo valor. Lo más probable es que todos ellos en el Universo.

La forma en que la electricidad atraviesa el metal es una prueba de que el espacio tiene algo que se ocupa de las cargas eléctricas: los electrones se mueven muy lentamente en el alambre de metal y la electricidad se mueve muy rápido como un campo; así que no es la carga de electrones ni de protones la que mueve la electricidad en el conductor. Pero observamos el campo eléctrico solo en presencia de electrones o protones.

En el experimento reciente con temperatura súper baja (~ 0K) fue posible pegar cuidadosamente el electrón en el protón. El sistema era estable, pero solo mostraba carga positiva. Los posibles experimentos futuros conducirán a una comprensión completa de qué es la carga y por qué los átomos “+” y el átomo “-” son iguales.

En física cuántica todo es discreto. Establece que cualquier cantidad es siempre un múltiplo de una cantidad de tierra. Esta cantidad básica está muy lejos de 0, pero no lo suficientemente lejos como para que la notemos a nivel macroscópico (es por eso que la física clásica supone que todas las cantidades son continuas).
Si trabajas a escalas pequeñas, como electrones y protones, solo pueden tener un puñado de carga, y no es sorprendente que puedan tener la misma carga.

Por supuesto, hay mucho más, pero hay muchos artículos sobre física cuántica y de partículas.

Los protones tienen + ey los electrones tienen carga -e. e = 1,602 × 10 ^ -19 A / s se llama carga elemental (me gusta llamarlo un cuanto de carga). Las partículas con cargas fraccionarias “no existen”. Se confirma que los quarks, partículas con carga fraccionaria, nunca existen individualmente, solo en grupos como bariones (tres quarks, como protones y neutrones) y mesones (par quark-antiquark) combinados con gluones (portadores de fuerza nuclear fuerte). Debe haber una ley fundamental de la mecánica cuántica que permita que solo existan cargas de números enteros, ya que los experimentos muestran que es imposible aislar un quark.

Una idea es que la existencia de al menos un monopolo magnético (que no se ha encontrado) en cualquier parte del universo inferiría que la carga debe cuantificarse. Entonces, tal vez la carga se cuantifica en 1e o 1 / 3e, por lo que las opciones de carga de electrones son más limitadas (es decir, no pueden ser 0.999e) para que el átomo tenga una carga neutra aproximadamente. Ver http://en.wikipedia.org/wiki/Mag
Solo una idea, aunque sigue siendo un misterio.

Es un misterio excepcional. Particularmente porque el protón está compuesto por quarks con una carga de 1/3 y 2/3 de la carga del electrón.

La gente ha propuesto varias teorías basadas en subcomponentes más pequeños, Preons. Ninguno ha ganado aún mucha aceptación.

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