¿Puede una partícula cargada sin masa ser posible en principio?

Si, absolutamente. Steve Harris argumenta por qué podrías pensar que es difícil, porque el portador de fuerza que se acopla a tu partícula cargada se agregará a la autoenergía, pero la masa de una partícula puede protegerse por varias simetrías, de tal manera que Estas contribuciones nunca se suman a su masa desnuda.

Si por “cargado” no solo quiere decir “cargado bajo electromagnetismo” sino “cargado bajo cualquier fuerza”, entonces ya hay una partícula cargada sin masa en el Modelo Estándar: el gluón. El gluón mismo se carga bajo la fuerza del color, pero ciertamente no tiene masa, ya que es un bosón de calibre de una simetría de calibre ininterrumpida. Su masa está protegida por algo llamado identidad Ward.

Si los electrones tuvieran una masa desnuda cero en la electrodinámica cuántica (QED), también serían sin masa a pesar del campo eléctrico del electrón. La contribución a la masa del campo electromagnético termina siendo proporcional a la masa desnuda del electrón, por lo que con la masa desnuda cero, estas correcciones desaparecen, dejando al electrón exactamente sin masa. Esto se debe a que el término de masa desnuda rompe la simetría quiral, y sin ella, la simetría quiral es exacta. Sin el término de masa desnuda, la simetría quiral se conserva en todos los órdenes, es decir, la renormalización en cualquier orden no introduce un término de masa, lo que rompería la simetría quiral.

De hecho, cualquier fermión cargado con masa desnuda cero está protegido de obtener una masa por simetría quiral, por lo que no tuvimos que preocuparnos de que los neutrinos sin masa se carguen bajo SU (2) antes de descubrir que tenían masa. También es por eso que nos importa tanto que el Higgs sea liviano, ¡pero no nos importa en absoluto que cada fermión también sea liviano!

Entonces tl; dr, es definitivamente posible, porque la masa de la partícula cargada puede ser forzada a cero debido a varias propiedades muy naturales de su teoría.

Por lo que puedo decir, esta es una pregunta de teoría de campo cuántico. En ese contexto, ninguna de las respuestas que dio son adecuadas. Un ejemplo simple de una partícula cargada sin masa es cualquier leptón en el modelo estándar en la fase ininterrumpida. Esta es una teoría de campo renormalizable y, por lo tanto, generalmente se considera una posibilidad físicamente realizable / consistente.

Puedes tener partículas cargadas sin masa.

Muchos otros ejemplos.

Como la carga de partículas es un misterio para la ciencia, sinceramente no lo sé con certeza, pero no lo parece.

Sabemos que las partículas sin masa son portadores de fuerza. Los fotones están formados por un campo electromagnético cuantificado. Un campo electromagnético permite que las partículas con carga interactúen con el fotón, sin embargo, el campo en sí (fotón) no se ve afectado por las cargas externas.

Si se cargaran fotones, la luz se vería afectada por los campos electromagnéticos que realmente estropearían la física conocida. En particular, la luz no interactuaría con partículas de carga opuesta, por lo que no serían visibles.

La otra partícula sin masa es el gluón que lleva la fuerza fuerte.

No sé mucho sobre los gluones o la fuerza fuerte, por lo que solo estaría especulando desde aquí.

Pero en lo que respecta a los fotones, no parece probable.

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