Masselose geladene Teilchen

Es ist kein Problem, eine Theorie niederzuschreiben, die masselose geladene Teilchen enthält. Einfach$\mathcal{L} = \partial_{\mu} \phi \partial^{\mu} \phi^*$für ein komplexes Feld$\phi$wird die Arbeit erledigen. Sie könnten auf Probleme mit der Renormalisierung stoßen, aber darauf möchte ich hier nicht eingehen (hauptsächlich, weil es hier bessere Leute gibt, die die Details bei Bedarf ausfüllen können).

Abgesehen von der Theorie wären diese Teilchen leicht zu beobachten, wenn man ihre ausreichend hohe Dichte annimmt. Wie Sie wahrscheinlich wissen, zerfallen Partikel im Standardmodell zwangsweise (früher oder später) in leichtere Partikel, solange Erhaltungsgesetze (wie das Erhaltungsgesetz für elektrische Ladungen) erfüllt sind. Die Annahme, dass masselose geladene Teilchen existieren, würde die gesamte geladene Materie (insbesondere Elektronen) sofort instabil machen, es sei denn, diese neuen Teilchen unterschieden sich in einigen anderen Quantenzahlen.

Wenn Sie jetzt nicht speziell die elektrische Ladung erwähnt haben, wäre die Antwort einfacher, da wir masselose (farb-)geladene Gluonen in unseren Modellen haben. Es ist also definitiv nichts Ungewöhnliches, masselose geladene Teilchen zu betrachten. Es liegt an Ihnen, ob Sie die elektrische Ladung für wichtiger halten als die Farbladung.

Eine andere Sichtweise zu diesem Thema ist, dass Partikel des Standardmodells (und insbesondere geladene) vor dem elektrosymmetrischen Brechen masselos waren (zumindest abgesehen von anderen Mechanismen der Massenerzeugung). In der Vergangenheit war dies also tatsächlich ziemlich üblich.

Masselose geladene Teilchen können in der Natur nicht existieren, weil sie leicht von den Collidern erzeugt würden, und das haben sie nicht getan. Eine solche Produktion würde einfach aus dem Feynman-Diagramm mit einem dazwischenliegenden Photon entstehen, das sich in das neue geladene masselose Teilchen und sein Antiteilchen "aufspaltet". Der Querschnitt dieses Prozesses wäre berechenbar und keineswegs klein.

Auch die Feinstrukturkonstante$\alpha=1/137.036$, die die Stärke der elektrostatischen Wechselwirkungen in den natürlichen Einheiten ausdrückt, ist keine wirkliche Konstante. Es rennt. Es läuft jedoch nur auf Energieskalen, bei denen leichtere geladene Teilchen existieren. In der Natur bedeutet dies, dass die Konstante nur über der Masse des Elektrons oder Positrons – den leichtesten geladenen Teilchen – läuft.

Gäbe es masselose geladene Teilchen, würden Elektron und Positron instabil werden – ein Problem – und die Feinstrukturkonstante würde zu laufen$\alpha=0$bei sehr großen Entfernungen - ein weiteres Problem, das offensichtlich nicht der Fall ist. Also masselose geladene Teilchen sind in unserer Welt theoretisch unmöglich – vorausgesetzt, wir wissen empirisch einige Dinge wie die Tatsache, dass es bei großen Entfernungen eine begrenzende Coulomb-Kraft gibt.

Lubos' Antwort ist gut für das heutige Universum. Hier antworte ich auf die duplizierte Frage "Kann einem masselosen Objekt eine Ladung zugeordnet werden? [Duplikat]" .

Im Standardmodell der Teilchenphysik existieren vor dem Symmetriebruch im kosmologischen Modell alle Symmetrien und alle Teilchen mit ihren Quantenzahlen. Die Eichbosonen sind vor dem Symmetriebruch masselos, und auch alle Fermionen waren vorher masselos. Wenn wir also die Zeit des Universums in die Frage einbeziehen, lautet die Antwort ja. Experimente haben nicht die Energien und Bedingungen erreicht, die notwendig sind, um die Bedingungen vor dem Symmetriebruch zu reproduzieren, daher wird die Antwort für heutige Teilchen durch Lubos' Antwort gegeben.

Es gibt keine masselosen Teilchen ohne elektrische Ladung. Alle Fermionen haben eine Masse und die Leptonen, die keine Neutrinos sind, haben eine elektrische Ladung. Auch die Quarks sind elektrisch geladen. Die Bosonen W+ und W- haben Masse und sind geladen. Soweit wir wissen, haben alle geladenen Teilchen eine vernünftige Masse. Das Teilchen mit einer Ladung und der geringsten Masse ist jedoch das Elektron (und das Positron).

Da von einem Teilchen nur dann gesagt werden kann, dass es existiert, wenn es seine Existenz ausdrücken kann, seine Eigenschaften in Wechselwirkungen, wenn es Energie hat und lokalisierte Energie eine Quelle der Schwerkraft ist, und wir Masse als etwas definieren , das Schwerkraft ausübt und fühlt, dann kann es keine masselosen Teilchen geben . (Das heißt, wenn wir ein Teilchen als eine Einheit definieren, die zu jeder Zeit eine wohldefinierte Position hat – was ein masseloses Teilchen wie ein Photon nicht hat, dauert seine Übertragung von seinem eigenen Standpunkt aus überhaupt keine Zeit.)

Es scheint, dass unser derzeitiges Verständnis der Physik vorhersagen würde, dass ein geladenes, masseloses Teilchen von keinem anderen geladenen Teilchen angezogen oder abgestoßen wird, da die durch einen Ladungsunterschied verursachte Beschleunigung durch eine Kraft verursacht wird, und$F=ma$. Wenn es ein geladenes, masseloses Teilchen gibt, könnte es die Bewegung geladener, massereicher Teilchen beeinflussen, ohne selbst betroffen zu sein, was das dritte Newtonsche Bewegungsgesetz verletzen würde. Das bedeutet nicht, dass ein solches Teilchen nicht existieren könnte, aber es scheint, dass es unser Verständnis der Physik stören würde.

Angenommen, ein solches Teilchen existiert. Die Frage ist, was passieren würde, wenn es in ein elektrisches Feld eintreten würde. In Betracht ziehen$p$($m = 0$,$q > 0$) in ein elektrisches Feld eintreten$E_i$, auf einem Verteiler$M (i,j)$

Es folgt dem$F_i = 0$seit$m = 0$Bedeutung entweder$q = 0$oder$E = 0$, aber das ist nicht der Fall,$F_i$(elektrisches Feld) ist nicht gleich$F_i$(Newtonsche Kraft)

Betrachten wir die gleiche Situation, können wir Folgendes schreiben

Das merken wir wieder$F_i = 0$und$F_j$existiert nicht in der Dimension von$e^i$, aber es liegt auf der gleichen Mannigfaltigkeit wie$F_i$. Wir können die Matrix verwenden$A_i{}^j$transformieren$F_j$zu$F_i$, dh$F_i = A_i{}^j F_j$, das heisst$A_i{}^j = 0$. Dies kann nur so sein, wenn der Winkel zwischen den beiden Kräften$\theta$wird gegeben von:

Ein solches Teilchen wäre also in unserer Dimension stationär (oder es würde durch den Weltraum sausen).$c$, seine Geschwindigkeit ist unbestimmt), aber eines ist sicher, es ist nicht an unsere Raumzeit gebunden.

Wenn Sie mathematisch denken, wenn Sie das Coulombsche Kraftgesetz durch die Masse der Ladung dividieren, erhalten wir die Beschleunigung. Wenn es eine masselose Ladung gibt, dann für$M=0$, dann.$\dfrac{KQ_1Q_2}{R^2}$.$M$gibt unendliche Beschleunigung, die zu unendlicher Geschwindigkeit führt!!

UNMÖGLICH NEIN!! interessant