Origen de la carga eléctrica

Question

Los bariones tienen cargas que son el resultado de un cálculo polinómico de las cargas fraccionarias de sus componentes (quarks). Pero, ¿qué es lo que da a estos quarks cargas eléctricas? ¿Qué interacciones tienen con los fotones? ¿Y qué pasa con los leptones, como los muones y los electrones? ¿Cómo obtienen su carga -1? Y luego, ¿cómo obtienen los positrones y antimuones su carga +1? Lo mismo ocurre con los quarks: ¿cómo obtienen los up-antiquarks su carga -2/3? O tal vez quiera formular mi pregunta de esta manera:

¿Cómo interactúa cualquier partícula elemental con la Fuerza EM para obtener una carga eléctrica?

Answer 1

La carga eléctrica es sólo una medida de la fuerza de la interacción de una partícula con el campo electromagnético (es decir, los fotones). Las partículas no obtener un cargo del campo. Decir que una partícula tiene una carga determinada es lo mismo que diciendo que interactúa con el campo electromagnético con cierta fuerza. Es sólo una forma abreviada de decirlo.

El signo y la escala global de la carga es una convención, pero una vez que se fija una, digamos la carga del electrón = -1, todas las demás se fijan comparando sus fuerzas relativas y sabiendo que "las cargas iguales se repelen, las opuestas se atraen".

Las antipartículas tienen siempre la carga de signo contrario a la de las partículas correspondientes. La regla es muy simple, pero la razón de la regla es bastante sutil, y tiene que ver con la combinación de la relatividad con la mecánica cuántica y la causalidad.

La razón por la que los quarks tienen cargas fraccionarias 2/3 y -1/3 con respecto al electrón (edición: en realidad positrón - esa convención de signos de nuevo) es actualmente desconocida, aunque por razones complicadas (cancelación de anomalías de la teoría cuántica de campos) resulta ser necesaria para la consistencia del Modelo Estándar. En las teorías de campo unificado estas relaciones de carga son una característica fundamental de la teoría, generalmente requerida a un nivel profundo por la estructura de las simetrías a energías muy altas, pero hasta ahora ninguno de estos modelos tiene apoyo experimental.