Sind alle Elektronen gleich?

Warum sollten zwei subatomare (oder Elementarteilchen) – sagen wir Elektronen – identische statische Eigenschaften haben müssen – identische Masse, identische Ladung? Warum können sie sich nicht um einen sehr geringen Grad voneinander unterscheiden? Gibt es eine Theorie, die das beweist?

Stellen Sie sich einen Außerirdischen in der Größenordnung einer Milchstraßengalaxie vor, der unser Sonnensystem mit einer Sonde der Größe von 10 der Sonnensystemdimension untersucht und zu dem Schluss kommt, dass alle Planeten identisch sind.

Theorien beweisen nichts. Sie können entweder bestätigt, dh mit den Daten konsistent sein, oder falsifiziert werden. Die Daten, die wir bis jetzt haben, stimmen mit der Hypothese überein, dass alle Elektronen die gleichen Eigenschaften haben, und schöne Vorhersagetheorien werden verwendet, um experimentell mehr Details zu erforschen. Wenn jemals ein Experiment Daten liefert, die Unterschiede in einzelnen Elektronen/Teilchen zeigen, dann kann man das Thema diskutieren.
Anna hat es geschafft. Der theoretische Grund für die Annahme, dass Elektronen identisch sind, besteht jedoch darin, dass sie Anregungen desselben Feldes sind. Und als solche können sie sich nicht unterscheiden. Ich denke, es gibt schon irgendwo Fragen und Antworten dazu.
Wie Sie auf jeder Farb-CRT sehen können, gibt es rote, grüne und blaue Elektronen! :=) Die Natur ist sehr wirtschaftlich! Es spart alles, was Unterschiede machen würde.
Die Idee ist, dass wir mit der derzeitigen Technologie keine Unterschiede zwischen zwei ruhenden Elektronen messen können. Ich glaube nicht, dass es sogar ein Experiment gibt, um zwischen zwei Elektronen (oder mehr) zu unterscheiden. Wenn Sie Ihre Alien-Galaxie-Metapher verwenden, wird dieser Typ kein Werkzeug haben, um festzustellen, ob es einen Unterschied zwischen den Planeten gibt (genauso wie wir nicht sagen können, ob wir tatsächlich nur ein kleines Atom einer viel größeren Galaxie sind ). Es könnte einen Unterschied geben, und sobald ein solcher Unterschied gemessen wird, werden Theorien aktualisiert (oder weggeworfen).
Es gibt nur ein Elektron auf der Welt, siehe ( en.wikipedia.org/wiki/One-electron_universe ). Die Antwort auf die Frage ist also trivial. Natürlich sind alle Elektronen identisch (alle = eins) ;-)
Ich denke, der stärkste experimentelle Beweis dafür, dass Elektronen identisch sind, ist die Tatsache, dass ihre Statistik in einer Anordnung nicht dem Maxwell-Boltzmann-Gesetz folgt , sondern dem Fermi-Dirac-Gesetz , das nur für nicht unterscheidbare Teilchen sinnvoll ist .
Ja, die Vorstellung von identischen Teilchen wurde durch Experimente auferlegt.

Antworten (2)

Ein guter Beweis dafür, dass alle Teilchen eines bestimmten Typs identisch sind, ist die Austauschwechselwirkung . Die Austauschsymmetrie (dass man zwei beliebige Elektronen austauschen und den Hamiltonoperator unverändert lassen kann) führt zum Pauli-Ausschlussprinzip für Fermionen. Es ist auch verantwortlich für alle Arten von Teilchenstatistikeffekten (Teilchen, die der Fermi-Dirac- oder Bose-Einstein-Verteilung folgen), je nachdem, ob die Teilchen Fermionen oder Bosonen sind.

Wenn die Teilchen auch nur geringfügig nicht identisch wären, hätte dies große, beobachtbare Auswirkungen auf Dinge wie die zulässigen Energien des Heliumatoms.

Gute Antwort +1. Tatsächlich führen viele Berechnungen zu entscheidend unterschiedlichen Ergebnissen für identische gegenüber unterscheidbaren Partikeln.
Das wäre auch meine Antwort gewesen. Ich denke, diese Experimente beweisen, dass Elektronen entweder grundsätzlich nicht zu unterscheiden sind oder eine bizarre Nur-Elektronen-Wechselwirkung haben, die sie voneinander trennt.
Außerdem möchte ich darauf hinweisen, dass Elektronen Anregungen eines durchdringenden Feldes sind . Sie sind gleich, weil sie aus dem „gleichen Stoff“ bestehen.
Ich bin mir nicht einmal sicher, ob es mehr als ein Elektronenteilchen gibt (obwohl dies ein definitiv festes Ende der Zeit zu implizieren scheint, damit die Feldanregung hin und her springen kann).
@Brian Knoblauch: Es würde auch eine gleiche Anzahl von Elektronen und Positronen implizieren.

Zu dieser Frage : Ist das Elektron des Kohlenstoffs identisch mit dem des Wasserstoffs? Wie kann man es beweisen? Die Antwort sollte sich ein wenig von der üblichen Antwort unterscheiden. Elektronen im gleichen Zustand haben die gleiche Energiemenge und die gleiche elektrische Ladung. Da sie auch ein magnetisches Moment haben, sind sie in diesem Parameter trennbar. Und jetzt der Hinweis.

Auch Elektronen unterschiedlicher Geschwindigkeit sowie unterschiedlicher Bindung an einen Kern sind trennbar. Und als Zugabe haben Elektronen mit relativistischer Geschwindigkeit abgeschirmte Ladungen. Die Antwort, dass Elektronen nicht trennbar sind, trifft also nur im ersten Moment zu.

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