¿Por qué dos partículas subatómicas (o elementales) -digamos electrones- tienen que tener idénticas propiedades estáticas -idéntica masa, idéntica carga-? ¿Por qué no pueden diferir entre sí en un grado muy pequeño? ¿Existe una teoría que lo demuestre?
Imagina que un extraterrestre del orden de la galaxia de la Vía Láctea examina nuestro sistema solar con una sonda del tamaño de 10's de la dimensión del sistema solar y concluye que todos los planetas son idénticos.
Una buena prueba de que todas las partículas de un tipo determinado son idénticas es el interacción de intercambio . La simetría de intercambio (que uno puede intercambiar dos electrones cualesquiera y dejar el Hamiltoniano sin cambios) resulta en el principio de exclusión de Pauli para los fermiones. También es responsable de todo tipo de efectos estadísticos de las partículas (partículas que siguen las distribuciones Fermi-Dirac o Bose-Einstein) dependiendo de si las partículas son fermiones o bosones.
Si las partículas fuesen incluso ligeramente no idénticas, esto tendría efectos grandes y observables en cosas como las energías permitidas del átomo de Helio.
Buena respuesta +1. De hecho, muchos cálculos producen resultados crucialmente diferentes para partículas idénticas frente a las distinguibles.
Esta habría sido mi respuesta también. Creo que estos experimentos demuestran que los electrones, o bien son fundamentalmente indistinguibles, o bien tienen alguna extraña interacción sólo de electrones que los mantiene separados.
Además, me gustaría señalar que los electrones son excitaciones de un campo . Son iguales porque están hechos de la "misma materia".
En cuanto a esta pregunta sobre ¿Es el electrón del carbono idéntico al del hidrógeno? ¿Cómo demostrarlo? la respuesta debe ser un poco diferente a la habitual. Los electrones en el mismo estado tienen la misma cantidad de energía y la misma carga eléctrica. Como también tienen un momento magnético son separables en este parámetro. Y ahora la pista.
Los electrones de diferente velocidad así como de diferente enlace a un núcleo son también separables. Y como complemento, los electrones con velocidad relativista tienen cargas blindadas. Así que la respuesta, que los electrones no son separables es verdadera sólo en un primer pensamiento.
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Las teorías no demuestran nada. Pueden confirmarse, es decir, ser consistentes con los datos, o falsificarse. Los datos que tenemos hasta ahora son consistentes con la hipótesis de que todos los electrones tienen las mismas propiedades, y se están utilizando hermosas teorías predictivas para explorar más detalles experimentalmente. Si alguna vez un experimento arroja datos que muestren diferencias en los electrones/partículas individuales, entonces se podrá discutir la cuestión.
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Anna lo ha clavado. Sin embargo, para tu información, la razón teórica para creer que los electrones son idénticos es que son excitaciones del mismo campo. Y como tales, no pueden diferir. Creo que ya hay alguna pregunta y respuesta sobre eso por ahí.
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Como se puede ver en cualquier CRT de color, hay electrones rojos, verdes y azules! :=) ¡La naturaleza es muy económica! Ahorra en todo lo que podría hacer diferencias.
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La idea es que no podemos, con la tecnología actual, medir ninguna diferencia entre dos electrones en reposo. Creo que ni siquiera existe un experimento para distinguir entre dos electrones (o más). Usando tu metáfora de la galaxia extraterrestre, ese tipo no tendrá ninguna herramienta para saber si hay alguna diferencia entre los planetas (De la misma manera que nosotros no podemos saber si somos, de hecho, sólo un pequeño átomo de una galaxia mucho más grande). Puede que haya una diferencia y una vez que se mida tal diferencia, las teorías se actualizarán (o se desecharán).
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Sólo hay un electrón en el mundo ver ( es.wikipedia.org/wiki/universo_de_electrones ). Así que la respuesta a la pregunta es trivial. Por supuesto, todos los electrones son idénticos (todos = uno) ;-)
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Creo que la evidencia experimental más fuerte acerca de que los electrones son idénticos es el hecho de que, en un conjunto, sus estadísticas no siguen la Ley de Maxwell-Boltzmann pero, en cambio, el Ley de Fermi-Dirac que sólo tiene sentido para partículas indistinguibles .
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Sí, la noción de partículas idénticas fue impuesta por los experimentos.