A carga de um elétron é uma constante. Em qualquer caso? [fechado]
On Fevereiro 15, 2021 by adminComentários
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Resposta
Os níveis de energia do átomo de hidrogênio são calculados para uma carga negativa constante no elétron e uma carga positiva constante no próton. Se as cargas diminuíssem (mantendo a carga total zero), os níveis de energia seriam diferentes daqueles calculados (e observados).
De maneira mais geral, supondo que você aceite a teoria quântica de campos como uma boa descrição das partículas fundamentais , a carga é uma propriedade do campo quântico. A razão pela qual todos os elétrons têm a mesma carga é porque eles são excitações do mesmo campo quântico. Não existe nenhum mecanismo na teoria quântica de campos para que a carga de um elétron mude dependendo se ele está ligado a um átomo ou não.
Há um sentido em que poderia ser argumentado que a carga em um o átomo de hidrogênio muda, e segue as linhas do mecanismo que você sugere, embora não seja simplesmente que a carga de um elétron mude à medida que se aproxima do próton. Na teoria quântica de campos, o objeto que chamamos de elétron é estritamente definido apenas no caso limite em que está isolado de todas as outras partículas. Neste caso, ele é representado por um estado Fock do campo e este estado tem o custo $ – e $ . No entanto, um elétron ligado não é um estado Fock. Na verdade, não temos uma descrição simples desse estado, mas podemos aproximá-lo como uma soma dos estados Fock e são esses estados extras na soma que representam as partículas virtuais.
O ponto disso é que no átomo haverá pares de pósitrons de elétrons virtuais presentes e, se adicionarmos o módulo das cargas, eles mudarão o total. Este é um efeito muito pequeno em um átomo de hidrogênio porque a energia de ligação é minúscula em comparação com o resto massa do elétron e pósitron, mas significa que o número médio de elétrons difere de um por uma pequena quantidade. Isso significa que a quantidade total de carga negativa presente difere de $ – e $ por uma pequena quantidade (a carga líquida permanece inalterada devido à carga positiva dos pósitrons virtuais).
Mas isso significa que a carga do elétron muda à medida que é ligado a um átomo de hidrogênio? Acho que isso é amplamente semântico, embora minha resposta seja não , já que, estritamente falando, o obje ct ligado ao átomo de hidrogênio é ligeiramente diferente de um elétron livre.
Resposta
Existem muitas provas experimentais desde o óleo de Milican solta. As trajetórias de elétrons são medidas com grande precisão em feixes de elétrons (e pósitrons). A precisão depende da carga do elétron, que não muda, não importa quantos quilômetros os aceleradores estejam.
Isso sairia como uma aparente não-conservação de energia nos resultados.
Os experimentos LEP que estabeleceram o modelo padrão também teriam resultados completamente diferentes.
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