Warum dürfen elektrische Ladungen so leicht sein, aber magnetische Monopole müssen so schwer sein?

Meine Frage besteht aus zwei Teilen.

  1. Was ist der Ursprung des elektrischen Feldes einer elektrischen Ladung und warum kann ein Elektron eine so kleine Masse haben? Während andererseits ein magnetischer Monopol so schwer sein muss, um ein Magnetfeld zu erzeugen?

  2. Und wenn der magnetische Monopol ein Hadron ist, was sind die konstituierenden Elementarteilchen? Was gleicht diese Energien aus, damit die Ladungen nicht explodieren?

Eine einfache Antwort auf Grundschulniveau reicht aus.

Antworten (1)

Eine Antwort, die Professor Lenny Susskind im Juni 2012 in Stanford vor einem Nicht-Physiker-Publikum gab, ging in diese Richtung (aus dem Gedächtnis und einigen sehr kurzen Notizen, die ich gemacht habe):

Die Ladung eines Elektrons ist   a   ≈   1 / 137   was bedeutet, dass 99 % des Elektrons nur das nackte Elektron ist, während es in etwa 1 % der Fälle ein Elektron plus ein virtuelles Photon ist.

Während die Ladung auf einem magnetischen Monopol wäre 1 / a   ≈   137 Der magnetische Monopol hätte also im Durchschnitt etwa 100 Bestandteile - wie viele Photonen, Strom usw. Der magnetische Monopol wäre also ein zusammengesetztes Teilchen und aufgrund all der starken Felder und Bestandteile sehr schwer.

Machen Sie Lenny keine Fehler, es könnten meine falschen Erinnerungen/Notizen sein. Ich denke, dass die dimensionslose Zahl a ist ein vernünftiger Ersatz für elektrische Ladung, da es sich um die Kopplungskonstante handelt, die zur Berechnung von Verbindungen zwischen Elektronen und Photonen verwendet wird. Ähnlich, 1 / a wäre die Kopplung zwischen magnetischen Monopolen und Photonen.

Das ist in Ordnung, aber die große Kopplung bedeutet nicht, dass Sie im Durchschnitt 100 Bestandteile erhalten.
@RonMaimon: Das hat Lenny gesagt, aber denken Sie daran, dass es ein zu großes Nicht-Physiker-Publikum war, also musste er es vereinfachen und für sie verdummen. Weißt du übrigens noch mehr darüber, was die Bestandteile neben virtuellen Photonen sein könnten? Ich bin mir ziemlich sicher, dass er Strömungen gesagt hat, aber was würde das bedeuten? Ist ein Strom ein virtuelles e+/e- Paar? Welche anderen Bestandteile könnte es außer Photonen und Fermionenpaaren virtueller geladener Teilchen geben?
Sie können nur die Energie im B-Feld allein berechnen. Es wird nicht log-gescreent, bis die Compton-Wellenlänge des Monopols oder die Strukturskala der GUT ein Soliton ist, je nachdem, was größer ist, sodass Sie eine große reine elektromagnetische Masse erhalten. Man kann sich das als gebundene virtuelle Photonen vorstellen, aber warum das Leben kompliziert machen? Es ist nur B^2 Energie
Danke, Ron. Lag Lenny also falsch oder übertrieb er nur?
Er hat sich nur die Freiheit der Popularisierer genommen – man darf in Nicht-Internet-Medien ohne Feedback so ziemlich alles sagen, was man will, da es keine Schiedsrichter gibt. Er ist korrekt, aber es ist eine malerische, nicht so nützliche Art, Dinge zu sagen. Vielleicht hatte er etwas Genaues im Sinn, ich kann mir nicht vorstellen, was es ist. Ich denke, seine populären Sachen sind extrem genau, was populäre Sachen angeht.
Warum dürfen elektrische Ladungen so leicht sein, aber magnetische Monopole müssen so schwer sein?
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