Simplemente me resulta muy extraño que puedan tener una carga fraccionada.
Los quarks tienen una carga que es 1/3 o 2/3 de la carga del electrón. La carga del electrón no es un número entero, es
4,80320451(10)×10^10 esu
Con esto quiero decir que es una convención, llamarla un entero de 1 como carga, y es cierto que cualquier carga medida macroscópicamente será un múltiplo entero de ésta.
Mientras que otras partículas elementales, como el electrón, llevan una carga entera.
El protón también lleva una carga entera en esta convención, y esa es una de las razones por las que podemos tener materia como la conocemos, con átomos y moléculas, etc.
Así que lógicamente esperaría que la carga se componga en paquetes discretos de carga
Es cierto macroscópicamente, todas las cargas medidas en número absoluto son múltiplos enteros de la carga del electrón
al igual que la energía se compone de paquetes discretos de energía llamados fotones.
Esto es un malentendido. La energía es un atributo de las partículas, del mismo modo que su ubicación en el espacio es un atributo. Los fotones tienen energía al igual que los protones y los electrones y toda la materia. $E=mc^2$ para partículas y $E=h\nu$ para los fotones donde $\nu$ (nu) es la frecuencia.
Y el espín en las partículas también viene en números enteros para las partículas.
Bueno, los fermiones tienen girar 1/2, 3/2 etc, los bosones giran 0,1,2 etc por lo que es otro malentendido.
¿Significa esto que se pueden romper todos los demás valores enteros asignados a otras partículas o partículas subatómicas?
La única razón por la que adoptamos la terminología de los quarks es que se ha descubierto que los protones y los neutrones no son partículas elementales.
Los físicos descubrieron que los átomos estaban compuestos por electrones alrededor de un núcleo que contenía protones y neutrones por experimentos de dispersión . Estos experimentos mostraron que los núcleos centrales tenían un núcleo duro y eran compuestos, y se entendió que los núcleos eran protones y neutrones unidos cuánticamente en diferentes configuraciones.
Los experimentos de dispersión son continuos, con energías cada vez más altas, y nos han demostrado que los protones y los neutrones son compuestos y están formados por tres quarks. La minuciosa recopilación de muchos datos dio como resultado la modelo estándar de la física de partículas, que es un modelo teórico que explica prácticamente todas las observaciones hasta ahora. Este modelo tiene los quarks inherentes a la descripción de la fuerza fuerte . Las demás partículas elementales de la tabla
![standard model]()
están matemáticamente a la par con los quarks al ser los bloques de construcción del modelo.
¿O se trata de un fenómeno de la naturaleza que sólo ocurre en este caso?
Si se considera que la composición es un fenómeno de la naturaleza, entonces esto es exclusivo de la fuerza fuerte: mantiene los quarks en los protones y neutrones, y el derrame de esa fuerza mantiene los núcleos unidos. Como el mundo real se basa en los núcleos de los átomos, ¡no es un caso ignorable!
El número tres proviene del estudio de los experimentos de dispersión, y las simetrías se muestra Los 1/3 y 2/3 provienen de un álgebra de orden superior, una estructura de grupo en la que se basa el modelo estándar que hace consistentes todos los datos que tenemos de resonancias que interactúan fuertemente y partículas compuestas como los piones y los kaones, etc.
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Por favor, no me hables de forma condensada, ya que he buscado respuestas a cómo un quark puede tener una carga menos que entera cuando me parece lógico que la carga deba mantener números enteros. Soy un teórico de la relatividad general y no dudo del modelo estándar, simplemente es menos elocuente para mí y más difícil de decir por qué las cosas se comportan como lo hacen. Pero agradecería que me informaran si necesitan más información (sin ser snyde) y realmente espero que se pueda explicar una respuesta para personas sin mucha exposición al modelo estándar.
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¿Sería diferente tu opinión sobre la rareza de esto si hubiéramos dicho que el electrón tenía una carga de 3 unidades fundamentales (de modo que los quarks tuvieran cargas enteras), o la rareza proviene de algo distinto a la expresión en términos de una fracción?
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Reetiquetar la unidad de carga para que sea $\frac{e}{3}$ . Problema resuelto, ya no hay cargas "fraccionarias". El protón y el electrón tienen ahora 3 unidades de carga. Una pregunta más interesante es ¿por qué todas las cargas de largo alcance son 0 mod 3?
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La cuestión planteada por @lurscher es especialmente interesante porque mientras que se puede demostrar que esa disposición para los hadrones es una consecuencia de la estructura de grupo, no hay ninguna razón obvia para que los leptones participen.
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No estoy seguro de una respuesta físicamente intuitiva. Pero técnicamente, es el resultado de requerir que las simetrías gauge del modelo estándar estén libres de anomalías (las simetrías clásicas siguen manteniéndose en la teoría cuántica). Esto es necesario para no introducir grados de libertad no físicos en la teoría.
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Me pregunto si hay una manera de improvisar un estado de pentaquark con un número de bariones de uno y una carga fraccionaria. Aunque supongo que el consenso está en contra de la existencia de los pentaquarks por ahora.
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Posibles duplicados: physics.stackexchange.com/q/22921/2451 y los enlaces que contiene.
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1-Creo que la pregunta original apunta claramente a la carga relativa, que es un entero 1, y no a la carga real que es un número real. No veo por qué se repite este punto tantas veces, lo que hace que se pierda un valioso espacio de discusión. 2-La masa del núcleo es mucho más que la del total de las masas de los quarks, como es bien sabido, así que no veo por qué se cree firmemente que sólo hay tres quarks y dos cargas en ++, de ahí la conclusión de la carga fraccionaria.
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¿Puede alguien responder a lo señalado por @lurscher? (Eso era precisamente lo que estaba buscando).