Warum sagen Physiker, dass Elementarteilchen Punktteilchen sind?

Zum Beispiel hat ein Elektron Masse und Ladung, aber es wird angenommen, dass es Punktmasse und Punktladung hat, aber warum? Warum wird angenommen, dass sie Ladung und Masse in einem einzigen unendlich kleinen Punkt im Raum haben? Zeigt uns QFT nicht, dass punktförmige Teilchen nicht wirklich Punkte sind, sondern ausgedehnte Anregungen von Feldern?

Aber ich frage mich auch, warum sie als Punktladungen und Punktmassen betrachtet werden.
Diese Annahme erklärt fast alle bisher bekannten Wechselwirkungen und Prozesse. Daher ist es eine gute Annahme.
Um einen Punkt über die ausgezeichnete Antwort von @garyp hinaus hervorzuheben: Was Physiker mit "Punktteilchen" meinen, ist, dass die Kommutatoren der Feldtheorie überall trivial (0) sind, außer für Operatoren, die am selben Raumzeitpunkt definiert sind. Das bedeutet nicht, dass winzige kleine Bälle herumfliegen. Die Feldtheorie ist einfach lokal, genau wie die Maxwellschen Gleichungen lokal sind. Die Stringtheorie stellt diese Annahme in Frage und liefert äußerst interessante, wenn auch bisher physikalisch nicht sehr nützliche Ergebnisse. Denken Sie daran, dass selbst eine punktförmige Fundamentaltheorie nicht-punktförmige Objekte wie Kerne und Atome hervorbringt!
"Das bedeutet nicht, dass winzige Bällchen herumfliegen." - In der Tat; Warum sollte man das nicht in Form einer Antwort konkretisieren?

Antworten (1)

Streuexperimente können verwendet werden, um die Größe eines Partikels zu bestimmen. Die Ergebnisse für ein ausgedehntes Objekt unterscheiden sich von denen eines Punktpartikels. Aber all diese Streuexperimente hängen davon ab, dass das Sondenteilchen "nah" an das streuende Objekt herangebracht wird. Im Fall von Elektronen bedeutet dies, die Sonde mit genügend Energie zu starten, um die Coulomb-Abstoßung zu überwinden ... und "nah" zu kommen. Wie nah, hängt von der Energie des Sondenteilchens ab. Aber es gibt eine Grenze für die Energie, die der Sonde zugeführt werden kann, also gibt es eine Grenze dafür, wie "nah" die Sonde kommen kann. Folglich können wir nicht wissen, was bei einer Entfernung passiert, die kleiner als ein bestimmter Wert ist.

Die besten bisher an Elektronen durchgeführten Streuexperimente zeigen ein Streumuster, das mit dem eines Punktteilchens identisch ist.

Das bedeutet nicht, dass es sich tatsächlich um ein Punktteilchen handelt, es bedeutet nur, dass dies nach unserem besten Wissen der Fall ist. Bisher hat kein Experiment, ob Streuung oder anderes, irgendein Anzeichen für eine Größe des Elektrons gezeigt. Unsere Theorie und unsere Experimente sind beide glücklich ... vorerst ... mit der Vorstellung, dass das Elektron ein Punktteilchen ist (genauer gesagt: sich genauso verhält).

Nur so zum Spaß, kennen Sie den aktuellen Stand der Technik zur Streuung an Elektronen? Ich habe schon lange den Überblick verloren...
@JonCuster Befürchte ich nicht. Ich habe Google gefragt, und sie hat sich gemeldet 10 18 m. Das ist 1 / 1000 die Größe eines Protons.
Vielen Dank dafür!