Seit Millikan ist es offensichtlich, dass die Ladung des Elektrons als Ergebnis der Kraft gemessen werden kann, die durch ein äußeres elektrisches Feld ausgeübt wird. Was wir im Detail erhalten, ist die Ladung aus dem Überschuss an Elektronen in einem Wasser- oder Öltröpfchen.
Ich frage mich, warum wir so überzeugt sind, dass ein freies Elektron auf seinem Weg zum Kern, auf seinem Weg zu einem gebundenen Elektron, keinen Teil seiner Ladung verliert.
Mir ist vollkommen bewusst, dass eine direkte Messung der Ladungsreduzierung unmöglich ist, oder? Nehmen Sie es, wenn Sie wollen, als Teilfrage.
Die Implikation, dass Elektronen teilweise ihre Ladung verlieren, hat einige Konsequenzen, die in den Bereich der beobachtbaren Physik fallen.
Meine Frage: Was sind die Ungereimtheiten einer Hypothese über den Ladungsverlust eines gebundenen Elektrons?
Und bitte bleiben Sie dieses eine Mal von der impulsiven Reaktion fern, dass dies keine Mainstream-Physik ist. Physik ist eine lebendige Wissenschaft, keine Sammlung von Wahrheitstheorien.
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Die Energieniveaus des Wasserstoffatoms werden für eine konstante negative Ladung des Elektrons und eine konstante positive Ladung des Protons berechnet. Wenn die Ladungen abnehmen würden (wobei die Gesamtladung Null bleibt), würden sich die Energieniveaus von den berechneten (und beobachteten) unterscheiden.
Um dies zu tun, besteht der Ansatz darin, dass die Ladung einen potenziellen Energiewert von unendlich bis zu dem Punkt hat, an dem sie vom Kern entfernt ist? Mit der einen Hand wenden wir Energie an und mit der anderen nehmen wir Energie durch die Emission von Photonen ab.
Vollkommen bewusst, was ich tat, schrieb ich in die Frage, dass sogar ein ruhendes Elektron in der Nähe des Kerns mit der Freisetzung von EM-Strahlung darauf „fallen“ wird. Dies könnte weder die behauptete potentielle Energie aus der Unendlichkeit noch kinetische Energie sein. Sie wird dem Elektron selbst, seiner Masse oder/und seinem Feld entnommen.
Vielleicht ist das semantisch. Aber die Konsequenz liegt in der Notwendigkeit oder Nicht-Bedarf der starken Kraft. Es liegt im Verständnis, warum die Elektron-Proton-Wechselwirkung am Ende stabil und für angeregte Zustände quantisiert ist. Und warum es zur Teilchen-Antiteilchen-Vernichtung kommt.
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das Photon hat keine Ladung, also ändert das Emittieren oder Absorbieren eines Photons die Ladung nicht
@sintetico, ja, das Photon hat keine Ladung. Aber das e und das p haben, und sie haben entgegengesetzte Ladungen. Außerdem haben sie (gemessene, wirklich reale) Magnetfelder.
Das Photon wiederum hat eine anschwellende elektrische und magnetische Feldkomponente. Wieso macht das nicht den Raub einiger Feldstärken von e und p zum Energiequant?
Eine weitere Ergänzung zu Johns profunder Antwort
In der Quantenfeldtheorie ist das Objekt, das wir Elektron nennen, nur in dem Grenzfall streng definiert, in dem es von allen anderen Teilchen isoliert ist. In diesem Fall wird es durch einen Fock-Zustand des Feldes repräsentiert und dieser Zustand hat die Ladung −𝑒. Ein gebundenes Elektron ist jedoch kein Fock-Zustand. Tatsächlich haben wir keine einfache Beschreibung dieses Zustands, aber wir können ihn als Summe von Fock-Zuständen annähern, und es sind diese zusätzlichen Zustände in der Summe, die die virtuellen Teilchen darstellen.
Was die Idee der reduzierten elektrischen Ladung behauptet, ist die Nicht-Notwendigkeit virtueller Photonen. Es ändert die behauptete Summe der Fock-Zustände für die nicht einfach beschreibbaren Zustände durch ein einfacheres Modell. Lassen Sie das Modell nicht richtig sein, aber es lohnt sich, es zuerst zu berechnen und dann wegzuwerfen. Was sind zunächst einmal die Ungereimtheiten und - immer wieder - nicht die Implikationen zu den bestehenden Theorien?
Die Energieniveaus des Wasserstoffatoms werden für eine konstante negative Ladung des Elektrons und eine konstante positive Ladung des Protons berechnet. Wenn die Ladungen abnehmen würden (wobei die Gesamtladung Null bleibt), würden sich die Energieniveaus von den berechneten (und beobachteten) unterscheiden.
Allgemeiner gesagt, unter der Annahme, dass Sie die Quantenfeldtheorie als gute Beschreibung fundamentaler Teilchen akzeptieren, ist die Ladung eine Eigenschaft des Quantenfelds. Der Grund, warum Elektronen alle die gleiche Ladung haben, liegt darin, dass sie Anregungen des gleichen Quantenfeldes sind. In der Quantenfeldtheorie gibt es keinen Mechanismus, durch den sich die Ladung eines Elektrons ändert, je nachdem, ob es an ein Atom gebunden ist oder nicht.
In gewisser Weise könnte argumentiert werden, dass sich die Ladung in einem Wasserstoffatom ändert, und dies entspricht dem von Ihnen vorgeschlagenen Mechanismus, obwohl es nicht einfach so ist, dass sich die Ladung eines Elektrons ändert, wenn es sich dem Proton nähert. In der Quantenfeldtheorie ist das Objekt, das wir Elektron nennen, nur in dem Grenzfall streng definiert, in dem es von allen anderen Teilchen isoliert ist. In diesem Fall wird es durch einen Fock-Zustand des Feldes dargestellt und dieser Zustand trägt die Ladung . Ein gebundenes Elektron ist jedoch kein Fock-Zustand. Tatsächlich haben wir keine einfache Beschreibung dieses Zustands, aber wir können ihn als Summe von Fock-Zuständen annähern, und es sind diese zusätzlichen Zustände in der Summe, die die virtuellen Teilchen darstellen.
Der Punkt dabei ist, dass im Atom virtuelle Elektron-Positron-Paare vorhanden sein werden, und wenn wir den Modulus der Ladungen addieren, ändern diese die Gesamtzahl. Dies ist ein sehr kleiner Effekt in einem Wasserstoffatom, weil die Bindungsenergie im Vergleich zur Ruhemasse des Elektrons und des Positrons winzig ist, aber es bedeutet, dass die durchschnittliche Anzahl von Elektronen um einen winzigen Betrag von einem abweicht. Das bedeutet, dass die Gesamtmenge an vorhandener negativer Ladung von abweicht um einen winzigen Betrag (die Nettoladung bleibt aufgrund der positiven Ladung der virtuellen Positronen unverändert).
Aber ändert sich dadurch die Ladung des Elektrons, wenn es an ein Wasserstoffatom gebunden wird? Ich denke, das ist weitgehend semantisch, obwohl meine Antwort nein wäre, da sich streng genommen das an das Wasserstoffatom gebundene Objekt geringfügig von einem freien Elektron unterscheidet.
Seit dem Öltropfen in Milican gibt es viele experimentelle Beweise. Elektronenbahnen werden mit großer Genauigkeit in Elektronen- (und Positronen-) Strahlen gemessen. Die Genauigkeit hängt von der Ladung des Elektrons ab, die sich nicht ändert, egal wie viele Kilometer die Collider entfernt sind.
Es würde sich als offensichtliche Nichterhaltung der Energie in den Ergebnissen herausstellen.
Auch die LEP-Experimente, die das Standardmodell etablierten, würden zu völlig anderen Ergebnissen führen.
ACuriousMind