Gibt es eine grundlegende/elementare Masse im Universum? [Duplikat]

Wenn es um elektrische Ladungen geht, scheint es, dass jedes Teilchen entweder eine Ladung hat + 1 oder − 1 , in Einheiten der Elektronenladung. Daher haben wir eine Grundgebühr.

Aber was ist mit der Masse? Gibt es eine solche Masse, dass jede andere Masse als Summe dieser Grundmassen gesehen werden kann?

Während Quarks keine wirklich freien Teilchen sind, tragen sie eine Bruchladung, die geringer ist als die Elementarladung
@Triatticus, trotzdem haben sie entweder +1/3e, -1/3e. +2/3e oder -2/3e Gebühr.
Das liegt daran, dass die Elementarladung in Bezug auf das Elektron definiert wurde, bevor Quarks überhaupt bekannt waren. Eine andere Sache, es gibt auch neutrale Elementarteilchen, also gibt es definitiv eine elektrische Ladung von Null
@Triatticus, ja, aber ich sagte Interaktion. Ein Teilchen mit der Ladung 0 ist nicht an elektromagnetischer Wechselwirkung beteiligt. Aber auch sie sollen aus geladenen Quarks bestehen. Wenn es andere Ladungen in Quarks gibt, wird die Frage bedeutungslos, aber solche sind mir nicht bekannt. Eigentlich würde ich sogar gerne wissen, ob es damit zusammenhängt, dass Quarks keine Masse haben (zumindest ist unklar, wie die kumulative Masse berechnet wird, wenn sie eine haben).
Das Z-Boson ist neutral und fundamental (nicht aus Quarks zusammengesetzt). Jedenfalls nein, es gibt keine Grundeinheit der Masse.
Das Higgs ist ebenfalls neutral und fundamental, ebenso wie die Neutrinos. Es gibt also fundamentale wechselwirkende Teilchen ohne Ladung. Photonen und Gluonen sind masselos, also gibt es Teilchen mit null Ruhemasse, also gibt es auch keine kleinste Masse
Beachten Sie, dass es auch doppelt geladene Hadronen gibt, wie z Δ + + Partikel.

Antworten (3)

Wenn wir zu den elementaren Bestandteilen der Materie kommen, kommen wir zum Regime der Quantenmechanik und der Raum-Zeit-Beschreibung der speziellen Relativitätstheorie. In der klassischen Physik sind Massen erhalten und additiv. Im Mikrokosmos der Atome, Moleküle und Teilchen ist dies nicht der Fall. Dort sind Massen die "Länge" des Vektors der speziellen Relativitätstheorie vier , ( E , P X , P j , P z ) , und sind keine additive Größe und werden nicht konserviert. Energie und Impuls sind die Erhaltungsgrößen. Im Gegensatz dazu ist die Ladung eine additive Erhaltungszahl, die Elementarteilchen charakterisiert.

In Elementarteilchenstudien hat man zum Beispiel elementare Bestandteile des Protons entdeckt , das aus drei Quarks und unzähligen internen Teilchenaustauschen zusammengesetzt ist, die Ladung und andere Quantenzahlen erhalten. Die Masse des Protons ist die "Länge" der Summe der vier Vektoren der unzähligen Bestandteile.

Aber was ist mit der Masse? Gibt es eine solche Masse, dass jede andere Masse als Überlagerung dieser Grundmassen angesehen werden kann?

Hier befinden sich derzeit experimentelle und theoretische Forschung: Es ist eine Vier-Vektor-Addition, die die Masse eines komplexen Systems definieren wird, keine Superposition, da Masse keine Erhaltungsgröße ist.

Interessanterweise ist die Masse kein separater Parameter, sie breitet sich kugelförmig aus, genau wie die Ladung.

Kurze Antwort: Nein.

Längere Antwort: Viele der Massen im Standardmodell scheinen im Wesentlichen Zufallszahlen zu sein. Es gibt keinen Grund zu der Annahme, dass alle Nicht-Null-Masse-Teilchen ganzzahlige Vielfache eines kleineren Werts sind.

Dies ist jedoch nicht experimentell falsifizierbar. Zum Beispiel können wir nicht ausschließen, dass alle Massen ganzzahlige Vielfache von sind 10 − 12   e v , da noch keine Massen mit dieser Genauigkeit bekannt sind.

Masse ist die Ruheenergie eines Objekts. Für ein Elektron und ein Proton ist die Masse eine wohldefinierte Größe, aber betrachten Sie ein Wasserstoffatom. Seine Masse ist die Summe von M e , M P , potentielle Energie und kinetische Energie. Die innere Dynamik des Atoms zeigt sich also als Masse. Im angeregten Zustand hat das Atom eine andere Masse! Deshalb sollte die Frage verengt werden auf: Ist die Masse der letzten Bestandteile der Materie, wie wir heute wissen, Quarks, Leptonen, Higgs, Graviton, Photon quantisiert? Eine vernünftige Antwort wurde oben gegeben.
@my2cts Ich habe mich wirklich nur auf grundlegende Teilchen bezogen. Obwohl selbst zusammengesetzte Teilchen zugelassen werden, ist die Hypothese "alle Massen sind ganzzahlige Vielfache einer wirklich, wirklich kleinen Energie (sagen wir die Energie eines Photons mit einer Wellenlänge von der Größe des beobachtbaren Universums)" nicht wirklich falsifizierbar.
Sicher, aber das OP hatte vielleicht mehr im Sinn als nur fundamentale Teilchen.
Aufgrund von Vakuumeffekten können sogar fundamentale Teilchen immer noch als zusammengesetzt angesehen werden.
@my2cts Wenn es nicht einmal für grundlegende Teilchen gilt, gilt es jedenfalls nicht für zusammengesetzte Teilchen.

Es ist eine Frage des Maßstabs. Und der Maßstab ist wichtig, hier nehmen Physiker effektive Theorien auf, bei denen sie höhere Energieeffekte oder äquivalent kurzskalige Effekte ignorieren.

Auf der effektiven Ebene des Atoms scheint es ungefähr eine Menge grundlegender Massen zu geben: die Masse eines Elektrons, die Masse eines Protons. Unterhalb dieser Skala wird das Bild düsterer und es stellen sich sogar Fragen darüber, was ein Teilchen ist. Können wir sagen, dass ein Teilchen eine Halbwertszeit in der Größenordnung von Nanosekunden hat?

Ladung und Masse wurden klassischerweise als etwas angesehen, das sich ständig ändert; es war ein empirischer Befund zu entdecken, dass beide diskretisiert waren. Wenn wir uns die klassischen Theorien der Mechanik und des Elektromagnetismus ansehen, nehmen sie Ladungs- und Massenvariablen als umfangreiche Größen. Erst mit dem Aufkommen der QM wurden theoretische Argumente für eine diskrete Struktur im Kleinen gefunden. Zum Beispiel ist Dirac berühmt dafür, eine Quantisierungsbedingung für Ladung entdeckt zu haben, die bekanntermaßen die Existenz magnetischer Monopole beinhaltete ... und die auch bekanntermaßen nicht entdeckt wurden.

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