Ich höre immer Leute sagen, Symmetrie ist schön, die Natur ist von Natur aus symmetrisch, Physik und Mathematik zeigen die inhärente Symmetrie in der Natur und so weiter und so weiter .
Heute habe ich gelernt, dass die Hälfte der Quarks eine elektrische Ladung von +2/3 und die andere Hälfte eine elektrische Ladung von -1/3 hat. Gibt es dafür eine Erklärung? Warum ist ihre Nettoladung nicht Null?
Was die Grundladung betrifft, haben die (linkshändigen) Up-Quarks tatsächlich entweder die gleichen Ladungswerte wie die Down-Quarks oder genau die entgegengesetzten.
Es kommt nur vor, dass die elektrische Ladung keine Grundladung in diesem Sinne ist.
Lassen Sie mich konkreter werden. Alle Quarks tragen eine Farbe – rot, grün oder blau – die mit der Ladung der starken Kernkraft verbunden ist Messgruppe. Unter allen Quarks aller Typen herrscht eine vollkommene Einheitlichkeit.
Die Quarks tragen auch die Hyperladung, die Ladung unter der Eichgruppe der elektroschwachen Kraft. Sowohl die Up-Quarks als auch die Down-Quarks (also ihre linkshändigen Komponenten) tragen Gebühr unter dieser Gruppe. Die rechtshändigen Komponenten tragen unterschiedliche Werte von aber ich werde diese nicht diskutieren, weil das die Geschichte weniger hübsch machen würde. ;-)
Schließlich gibt es die Gruppe der elektroschwachen Kraft. Die linkshändigen Teile der Up-Quarks und Down-Quarks tragen Und , genau entgegengesetzte Werte, und zwischen ihnen besteht eine perfekte Symmetrie. (Die rechtshändigen Komponenten tragen .)
Es passiert einfach, dass weder noch sondern nur ihre Summe,
Die Symmetrie wird durch ein Feld, das Higgs-Feld, gebrochen , bevorzugt – um seine Energie zu senken – einen Wert des Feldes ungleich Null. Genauer gesagt ist eine Komponente ungleich Null, und diese Komponente hat , Aber . Die ersten beiden Symmetrien sind also gebrochen, aber die letzte, die des Elektromagnetismus, der durch die elektrische Ladung erzeugt wird, erhalten bleibt.
Oft ist jede „vorstellbare“ und „hübsche“ Symmetrie zwar eine Symmetrie der Grundgesetze, aber bei niedrigen Energien werden aufgrund verschiedener dynamischer Mechanismen einige dieser Symmetrien gebrochen. Die Gesetze der Physik respektieren die Symmetrie möglicherweise immer noch auf einer bestimmten Ebene, aber der Vakuumzustand ist darunter nicht unveränderlich, und die effektiven Niederenergiegesetze brechen daher auch die Symmetrie.
Wenn Sie nach Symmetrie suchen, sollte man meiner Meinung nach darauf hinweisen, dass es ein Teilchen mit einer Ladung von -2e/3 und ein Teilchen mit einer Ladung von +e/3 gibt. Sie sind das Up-Antiquark bzw. das Down-Antiquark. Nun, im Anschluss daran würden Sie sehr vernünftigerweise die Frage stellen, warum wir mehr Up-Quarks als Up-Antiquarks beobachten, und andere Folgefragen wie Materie-Antimaterie-Asymmetrie in Experimenten?
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