Lo primero es que hay más que carga eléctrica para describir el contenido del Universo. Lo más importante, hay protones y electrones (además de neutrones y neutrinos). Los protones tienen carga +1 y los electrones tienen carga -1 (los neutrones y neutrinos son neutrales con carga 0). La teoría del campo cuántico relativista nos dice que hay una antipartícula para cada partícula y hemos descubierto antiprotones y antielectrones (generalmente llamados positrones).
Se cree que el Universo es eléctricamente neutral, sin excedente neto de carga. Esto significa que hay un número igual de electrones y protones, suponiendo que no haya un componente considerable de antimateria (vemos un pequeño número de antiprotones y positrones que llueven en la atmósfera, pero a una velocidad muy pequeña).
Ahora hay algunas preguntas:
- ¿Las dimensiones superiores del espacio son tan reales como las tres dimensiones tradicionales?
- ¿Qué contaría exactamente como ser "sobrenatural" para un físico con conocimientos?
- ¿Qué tan rápido se mueve un gravitón?
- ¿Por qué los bosones medidores no tienen términos de masa explícitos en sus lagrangianos?
- ¿Cuáles son las fuerzas fundamentales de la física y qué hace que sus cuatro componentes sean tan especiales que se les llama así?
- ¿Qué distingue a una partícula de su antipartícula?
- ¿Qué distingue un protón de un electrón?
- ¿Por qué las cargas son iguales y opuestas?
- ¿Por qué hay un exceso de protones y electrones sobre antiprotones y positrones?
P1: Para abordar el primero, hay tres simetrías discretas que son importantes
- Conjugación de carga (C): una simetría que intercambia partículas cargadas positivamente con partículas cargadas negativamente
- Paridad (P): una simetría que invierte los ejes x, y y z
- Simetría de inversión de tiempo (T): cambia la dirección del tiempo
Ninguno de estos es por separado una simetría de la naturaleza, pero cuando se toma en conjunto, CPT, es una simetría exacta de la naturaleza.
La primera de estas simetrías es la cantidad que distingue una partícula de su antipartícula.
P2: La segunda pregunta desafortunadamente no tiene una respuesta clara. Un protón es una entidad distinta de un electrón y no existe una relación directa entre los dos. Un electrón es un ejemplo de una clase de partículas llamadas leptones y un protón es un ejemplo de una clase de partículas llamadas hadrones . (Los neutrinos son leptones y los neutrones son hadrones).
De hecho, los hadrones están formados por partículas más pequeñas llamadas quarks. Los protones y los neutrones tienen cada uno 3 quarks constituyentes. Los Quarks vienen en 6 sabores, pero solo dos de estos sabores se encuentran en protones y neutrones: el quark Up y el Down quarks. El quark Up tiene carga +2/3 y el quark Down tiene carga -1/3. Un poco de matemática te permitirá adivinar que un protón consiste en 2 quarks Up y 1 Down quark y que el neutrón consiste en 2 Down quarks y 1 Up quark. [1]
P3: Esta es una pregunta abierta en la que hemos avanzado mucho en los últimos 40 años. Se cree que hay una estructura más grande que unifica las fuerzas juntas (llamada una gran teoría unificada). Una de las consecuencias es que el protón termina siendo igual y cargado opuestamente al electrón.
P4: Resulta que si se violan todas las C, CP y CPT, puede generar espontáneamente una asimetría de protones y electrones sobre los antiprotones y los antielectrones (generalmente llamados positrones). Ahora, usted podría decir, “oye, me dijiste que la CPT es una simetría exacta” … bueno, me refería al vacío, el Universo (que experimenta la expansión del Big Bang) no es el vacío y viola la CPT (puedes decir la dirección del tiempo por el hecho de que el universo se está enfriando).
[1] Quizás se pregunte por qué no hay estados con 3 quarks Up o 3 Down quarks y, de hecho, lo son, pero son inestables (y se descomponen en 10 ^ -23 segundos) y se llaman resonancias Delta ++ y Delta- .
