Divulgación ¿Qué da carga a la materia?

[Xavi310]

Bien, es sabido que la carga es una propiedad intrínseca de una partícula. Encontramos partículas con carga positiva, negativa o sin. También que una carga situada en un espacio crea un campo eléctrico que atrae o repele a otras cargas. Pero mi pregunta es: existe algo que haga que una partícula posea carga o no? Por qué / Qué hace que un electrón posea carga y por ejemplo un fotón no? Igual que el Bosón de Higgs da respuesta al origen de la masa y la diferencia de ella entre partículas según como interactuen con el campo. ¿No hay algo más que diga por qué el electrón tiene la carga que tiene o por qué el protón tiene la misma pero opuesta?
Puede que suene un poco tonta la pregunta (o eso pensó mi profesora de física de secundaria cuando se lo dije) pero si alguien me puede dar una explicación a nivel divulgativo sobre esto, estaría muy agradecido.

[Julián]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

No, simplemente se observa que ciertas partículas poseen dicha propiedad que se denomina carga eléctrica. No se ha observado un mecanismo que dote de esa características a las partículas, se han desarrollado teorías como la teoría de cuerdas que darían una respuesta a esto y que la característica carga eléctrica respondería a un modo de oscilación pero no ha sido corroborada. Pero observa que siempre hay propiedades fundamentales, por ejemplo podriamos en el caso de corroborarse la teoría de cuerdas preguntar si hay un mecanismo que haga que una cuerda vibre por lo que nunca llegariamos a una respuesta salvo que se considere como propiedad fundamental la oscilación como actualmente se considera una propiedad fundamental o intrínseca la carga eléctrica sin necesidad de recurrir a algo más.

[mexico68]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

Yo creo que la fisica no tiene todavia respuesta a esta cuestión. Cual es la naturaleza esencial de la carga eléctrica, por qué existe.

Saludos.

[visitante20160513]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

No hay respuesta todavía a la pregunta, pero podemos imaginar algún mecanismo que pudiera dar explicación a esas propiedades tales como la masa o la carga. A mi hace tiempo que se me ocurrió uno aunque tan solo es un bosquejo de una idea, pero lo voy a exponer aquí. ¿Cual es la substancia que conforma las partículas elementales? No cabe duda de que si las partículas elementales existen deberían estar hechas de algo. ¿De otras partículas? Bueno se conoce el caso de los quarks que según el modelo estandar son constituyentes de la materia, y forman combinaciones para generar otras partículas más complejas, pero no se conocen otros constituyentes ni de los quarks ni de los leptones, por ejemplo los electrones, que al parecer son realmente elementales, pero que tal y como yo lo veo tienen que estar hechos de algo, pero ... ¿de qué?.

Imaginemos ahora que exista una cierta substancia que fuera constituyente único de esas partículas, y que pudiera adoptar diversas configuraciones estables que dieran lugar a las distintas partículas. La densidad de esa substancia en cada uno de esos estados podrían dar explicación de la masa y que pudiera también adoptar estados polarizados en los que apareciera un cierto gradiente de densidad, en los que esa polarización podría dar explicación de la carga. Para este último caso pueden idearse muchas posibles configuraciones, por ejemplo, estados en que la substancia se dispondría en una estructura con simetría esférica con dos niveles de densidad, una interior y otra exterior. Dependiendo de cual fuera la de mayor densidad aparecerían cargas positivas y negativas. Cuando dicha polarización no se presentara se configurarían partículas sin carga. En fin tan solo es un bosquejo de una idea, pero porqué no dejar volar nuestra imaginación, siempre es un juego divertido. Si la dejamos volar más alto, incluso hasta llegar a estados calenturientos o febriles podemos imaginar a esa hipotética substancia en equilibrios dinámicos, desplazándose mediante corrientes estacionarias u oscilando sometida a vibraciones de todo tipo. Esto configura un panorama que tiene suficientes grados de libertad para poder dar explicación de todas las propiedades observadas de las partículas elementales.

Salu2, Jabato.

[Everett IV]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

La carga es la cantidad conservada que se obtiene por la simetría gauge abeliana de la función de ondas, es decir, la ecuación no cambia si hago los cambios $\phi \to \hat{\phi}=\frac{\mathrm{d\phi} }{\mathrm{dt} }$, [Error LaTeX: Compilación LaTeX fallida] en la función de ondas, y , donde $f(t,\vec{r})$es una función cualquiera de las coordenadas

[visitante20160513]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

Todo eso está muy bien, pero no dice cual es la entidad de la carga, no habla de su esencia. Si tenemos en cuenta que tampoco sabemos que es la función de onda pues la cosa no nos permite llegar demasiado lejos. Es lo que ocurre casi siempre con las definiciones cuánticas, son meras descripciones matemáticas que siempre saben a poco. Aunque sí, el modelo matemático cuántico es quasi perfecto y nos permite trabajar matemáticamente con los conceptos, pero ... qué queréis que os diga. Poder imaginar la estructura de las partículas elementales como configuraciones estables de una cierta substancia, estáticas o dinámicas, aunque sean imaginadas por una mente calenturienta, pues resulta en una descripción mucho más física, como en el caso descrito. Sin duda hay preguntas que algún día tendrán que ser contestadas, y la principal de ellas es ¿cual es la substancia de la que están hechas las partículas elementales y que propiedades tiene? Hoy por hoy desde luego no existe respuesta para estas cuestiones pero con seguridad algún día la tendrán. Podría pensarse que esa substancia sería también constituyente de los cuatro campos fundamentales, y si miramos hacia el campo gravitatorio resulta que dicho campo está hecho de espacio-tiempo curvado, ¡ops!, entonces esa substancia sería también constituyente físico del espacio tiempo. Las partículas se verían entonces como porciones del espacio tiempo curvadas hasta límites insospechados. En fin la imaginación parece no tener límites y si la dejamos volar libremente no sabemos hasta donde nos podría llevar.

Salu2, Jabato.

[Everett IV]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

¿Has leido el tomo 6, a partir del capítulo Strand Model, de Chris Schiller, www.motionmountain.net? Tus ideas, me recuerdan a las suyas, aunque es doctor, pero como no tiene publicado material científico en revistas, le tienen medio censurado. Yo a veces veo sus demostraciones poco rigurosas, pero podrían andar por ahí los tiros.

[carroza]

Re: ¿Qué da carga a la materia?

Bien, es sabido que la carga es una propiedad intrínseca de una partícula. Encontramos partículas con carga positiva, negativa o sin. También que una carga situada en un espacio crea un campo eléctrico que atrae o repele a otras cargas. Pero mi pregunta es: existe algo que haga que una partícula posea carga o no? Por qué / Qué hace que un electrón posea carga y por ejemplo un fotón no? Igual que el Bosón de Higgs da respuesta al origen de la masa y la diferencia de ella entre partículas según como interactuen con el campo. ¿No hay algo más que diga por qué el electrón tiene la carga que tiene o por qué el protón tiene la misma pero opuesta?

Hola. Una puntualizacion: El bosón de Higgs (mejor dicho, el campo de Higgs) no da respuesta al origen de la masa, en el sentido que indicas. Las distintas particulas elementales tienen distintas masas porque tienen distintos acoplamientos con el campo de Higgs. No hay ninguna explicación al valor de las constantes de acoplamiento de las particulas con el campo de Higgs. Lo que si sabemos, y hemos comprobado desde el descubrimiento del bosón de higgs, es que si el campo de Higgs se anulara, todas las particulas se compostarían como si tuvieran masa nula.

La carga eléctrica indica el acoplamiento de las partículas elementales con el campo electromagnético. Estos acoplamientos no son arbitrarios (como los acoplamientos de las particulas al campo de Higgs), sino que son proporcionales a números enteros. Entendemos por qué tiene que ser así, y eso está relacionado con las simetrías Gauge antes citadas. Si el campo electromagnético se anulara, todas las partículas se comportarían como si tuvieran carga nula.

En resumen, actualmente entendemos mucho mejor la carga eléctrica (acoplamiento con el campo electromagnético), que la masa (acoplamiento con el campo de higgs), aunque aún no lo sabemos todo de ninguna de las dos.

Saludos