Gibt es Punktladungen wirklich?

In Ihrer Definition haben Sie die Masse angegeben$=0$Zustand. Sie können kein masseloses geladenes Teilchen haben. Sie zuzulassen, wird einen Zerfall für Elektronen vorhersagen, und wir haben keine Beweise dafür, dass dies geschieht. Natürlich wird hier angenommen, dass QED korrekt ist, und wir haben keine Beweise dafür, dass dies nicht der Fall ist.

Wenn Sie jedoch die Massenbeschränkung fallen lassen, sollte unser bescheidenes Elektron für alle praktischen Zwecke geeignet sein. Soweit wir wissen, hat das Elektron keine räumliche Ausdehnung. Eine räumliche Ausdehnung stimmt nicht gut mit QED-Modellen überein.

PS:- Ich muss klarstellen, dass ich in diesem Beitrag nur elektrische Ladungen meine. Es gibt auch andere Arten von Ladungen in der Natur (z. B. Farbladung).

Bisher haben wir weder geladene, masselose Teilchen gefunden, noch im Standardmodell vorhergesagt .

Ihre Definition einer Punktladung ist jedoch fehlerhaft. Punktteilchen haben kein Volumen: Ihre räumliche Ausdehnung ähnelt der mathematischen Vorstellung eines Punktes , unabhängig von ihrer Masse. Punktladungen haben Ladung (und vielleicht Masse) ohne physikalische Ausdehnung.

Elektronen scheinen Punktteilchen zu sein, soweit wir sie sowohl in ihrer Rundung als auch in ihrer Größe messen können . Da sie geladen sind, erfüllen sie (und ihr Antimaterie-Partner, das Positron), die Definition der meisten Menschen von Punktladungen.

Die Idee mit Punktpartikeln ist, dass, wenn der Maßstab eines Objekts deutlich kleiner ist als entweder der Trennungsabstand oder der Apparat, das Punktpartikel das System gut genug modelliert, um gute Vorhersagen zu treffen.

IMHO gibt es keine Punktpartikel, aber vielleicht gibt es eine Alternative:

Beginnen wir mit einer Zeit- und einer Raumdimension. Die eine Raumdimension ist tatsächlich eine zweidimensionale Struktur, die wir erhalten, indem wir den zweidimensionalen Raum sehr eng aufrollen, so dass der Radius des Zylinders in der Größenordnung der Planck-Länge liegt (was ziemlich nahe kommt zu einem eindimensionalen Raum). Auf diesen Zylinder können wir kleine Kreise legen, die die Teilchen in dieser zweidimensionalen Raumzeit darstellen. Beachten Sie, dass Zylinder alle ohne Abstandsunterschied aufeinander gestapelt werden können, obwohl die Situation bezüglich des Abstands zwischen zwei Kreisen übereinander etwas komplizierter ist und den Planck-Abstand beinhaltet.

Das alles ist leicht vorstellbar. Aber wenn wir einen dreidimensionalen flachen Raum in die vierte räumliche Dimension aufrollen, ergibt sich ein zweidimensionaler (zylindrischer) Raum, der wie ein flacher zweidimensionaler Raum aussieht, obwohl es eigentlich ein dreidimensionaler Raum ist, aber weil der Planck Die Länge ist so gering, dass dies nicht bemerkt wird, wie das Aufrollen eines flachen zweidimensionalen Raums in der dritten Dimension, was zu einem (scheinbaren) eindimensionalen Raum führt (der tatsächlich ein zweidimensionaler Zylinder ist, der sehr gut aussieht wie ein eindimensionaler Raum wegen seines kleinen Radius von etwa der Planck-Länge), können wir uns aufgrund der Einbeziehung der vierten Raumdimension nicht mehr vorstellen, was passiert.

In diesem (scheinbaren) zweidimensionalen Raum sind die Partikel zweidimensionale Kugelschalen, die um den zweidimensionalen Zylinder gewickelt sind [wie die eindimensionalen Kugelschalen, AKA als Kreise, die um den (fast) eindimensionalen Zylinder gewickelt sind]. Auch hier können sich die Teilchen "vollständig" berühren wie die Kreise auf dem sehr kleinen Zylinder.

Nun rollen wir den flachen fünfdimensionalen Raum in die vierte Raumdimension auf. Das Ergebnis ist ein (scheinbar, aber weil die Planck-Länge ... ist) dreidimensionaler Raum, tatsächlich aber ein vierdimensionaler Zylinder, auf dem dreidimensionale Kugelschalen platziert sind, die den Teilchenanteil erfüllen. Auch hier können sich alle diese Partikel vollständig berühren [Picasso versuchte, die vierte Dimension einzufangen, indem er seine meist weiblichen Modelle malte, oder seine Fantasie, indem er sie von allen Seiten malte (naja, meistens nur die Seiten- und die Vorderansicht des Gesichts zusammen in einem Gesicht)].

Beachten Sie, dass diese Strukturen nichts mit den Strings und Branes zu tun haben, die in der Stringtheorie vorkommen. Diese Strukturen sind starr und können sich drehen, ohne ihre Länge in Bewegungsrichtung zu verringern. Die Winkelgeschwindigkeit steht senkrecht zur Bewegungsrichtung, was wiederum am einfachsten zu veranschaulichen ist bei kleinen Kreisen, die sich auf einem sehr schmalen Zylinder bewegen. Die Objekte können schneller als Lichtgeschwindigkeit rotieren, ohne dass wir es merken. Vielleicht bemerken wir, dass die Teilchen einen Spin haben.

Eine Sache noch. In dem von Haim Harari erstellten Rishon-Modell bestehen alle Quarks und Leptonen (und auch die Z- und W-Teilchen) aus drei weiteren Grundteilchen: dem V- und dem T-Rishon. Sie sind masselos, aber eine Kombination aus drei von ihnen, die eine farblose Überladung haben und eine farbige Ladung haben können wie die Quarks, und eine farblose Kombination wie die Leptonen (Elektronen, Myonen, Tau-Teilchen), haben Masse aufgrund der große Stärke der Hyper-Farbkraft. Ein elektrisch geladenes Teilchen (oder ein farbig geladenes Teilchen) ohne Masse wird also nicht existieren. Jedes Teilchen mit Masse hat eine elektrische Ladung oder eine Farbladung (aber keine Hyperladung; sie kommen in farblosen Kombinationen vor) und eine Masse ohne sie existiert nicht (im Lichte dieses Modells).

Die Frage ist schlecht definiert/etwas unwissenschaftlich. „Wirklich existieren“ ist etwas metaphysisch. Sicherlich kann man experimentelle Phänomene im Elektromagnetismus und bei elektroschwachen Wechselwirkungen erfolgreich mit Theorien geladener Punktteilchen beschreiben. Das ist eine von Menschen erfundene Theorie. Ihre tatsächliche Existenz, was auch immer das bedeutet, ist eine optionale, aber ungerechtfertigte zusätzliche Annahme, die für das, was beschrieben werden kann und was gemessen wurde, irrelevant ist.

Definitiv nicht. Punktladungen erfordern es, viel Ladung in ein sehr kleines Volumen zu stopfen, die elektrostatische potentielle Energie dafür würde gegen unendlich gehen.

Elektronen, obwohl winzig, werden nicht als Punktladungen betrachtet. Auch sie haben Volumen, wenn auch recht klein. Siehe https://en.wikipedia.org/wiki/Classical_electron_radius für den Wert des Radius eines Elektrons.