Selbstenergie des Elektrons aus klassischer Argumentation

In der klassischen Elektrodynamik gibt es keinen Begriff der Ladungsquantisierung. Ladung ist dort eine kontinuierliche, unendlich teilbare Größe, und es gibt überhaupt nichts, was darauf hindeutet, was die Ladung trägt . Das Elektron (oder irgendein anderes Teilchen) wird von der klassischen Elektrodynamik nicht vorhergesagt, und daher trifft keine der klassischen Vorstellungen von Selbstenergie darauf zu.

Die Quantisierung der Ladung und das Elektron als unteilbares Teilchen kann nur durch die Quantenelektrodynamik verstanden werden , wo die Viererpotentiale der Elektrodynamik und Materiefelder richtig als Quantenfelder behandelt werden. In diesem Bild gibt es so etwas wie Eigenenergie, und sie ist die Ursache für einen Unterschied zwischen der "nackten" und "bekleideten" Ladung des Elektrons, von denen nur die letztere messbar ist (als die gewöhnliche Ladung, die wir kennen), daher sollten wir vorsichtig sein, ersterem irgendeine Bedeutung zuzuweisen. ¹

Soweit wir wissen, gibt es nichts, was Teilchen zusammenhält. Zumindest sagen unsere besten (Quantenfeld-)Theorien nichts über die innere Struktur von Elementarteilchen aus - diese Dinge sind einfach , und kein Experiment hat bisher irgendeine Art von Substruktur des Elektrons gezeigt.

Wenn Sie glauben, dass sich die Ladungen "innerhalb" eines Elektrons abstoßen und es somit auseinanderreißen sollten, begehen Sie einen Kategoriefehler - Sie wenden den klassischen Kraftbegriff auf einer Skala an, in der Quanteneffekte dominieren, und das klassische Denken ist daher ungültig .

^{1 „Nackte“ und „angezogene“ Größen sind Begriffe, die bei der Renormierung einer Quantenfeldtheorie auftauchen . Wenn wir unsere Theorie durch eine Lagrange-Funktion definieren, dann die Ladung$e_0$im Materie-Eichfeld-Kopplungsteil erscheinen$e_0\bar\psi\gamma^\mu A_\mu\psi$wird die bloße Ladung genannt , die im Zuge der Renormierung gewissermaßen unendlich genommen werden muss, um eine endliche Zahl für die renormierte gekleidete Ladung zu ergeben $e(\Lambda)$die von der Energieskala abhängig ist$\Lambda$des Prozesses, den wir betrachten. Das heißt, die gemessene "Ladung" eines Elektrons ist tatsächlich nicht konstant , wenn wir zu höheren Prozessenergien gehen, aber seine Kopplung an das elektromagnetische Feld wird mit zunehmender Energie stärker, was zu einem als Landau-Pol bekannten Problem führt , bei dem die Kopplung explodiert und wird zuerst nicht störungsfrei und dann unendlich. Beachten Sie, dass man oft die Feinstrukturkonstante anstelle der Ladung selbst betrachtet , aber es ist im Wesentlichen das Ladungsquadrat.}

Bei Sandkörnern besteht jedes Korn aus Atomen, und die Anzahl der Atome in jedem Korn kann unterschiedlich sein.

Es gibt keinen Beweis dafür, dass Elektronen aus mehreren Teilchen bestehen.

Lassen Sie mich die Frage wiederholen: Was hält das Elektron zusammen und wie?

Das hängt von der Theorie (Ansicht) des Elektrons ab.

Zu Beginn des 20. Jahrhunderts dachten die Menschen, Elektron sei eine kleine Murmel voller geladener Teilchen. Diese würden sich mit enormer Kraft abstoßen, daher sind in diesem Modell einige Ausgleichskräfte erforderlich. Diese Betrachtungsweise war immer recht kompliziert (Kontinuumsmechanik mit unbekannten Ausgleichskräften) und meiner Meinung nach nicht besonders fruchtbar.

Andererseits ist die Ansicht, dass das Elektron ein Punktteilchen ist, das durch zwei Zahlen gekennzeichnet ist – Masse und Ladung – viel einfacher und wird jeden Tag verwendet, sowohl in der klassischen als auch in der Quantentheorie.

Bisher ist die vorherrschende Ansicht über das Elektron, dass es ein Punktteilchen ist. In dieser Ansicht hat es keine räumlich verteilten Teile, die sich gegenseitig abstoßen könnten, es werden also keine Ausgleichskräfte benötigt.