Divulgación ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

[Sagitario A]

Hola. Me preguntaba porque un electrón o cualquier otra partícula no puede tener carga fraccionaria, y si esto contradice a los propios quarks ya que tienen carga 2/3 y -1/3 (creo).

[arivasm]

Re: ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

Si no me equivoco, a día de hoy la cuantización de la carga de las partículas libres, como múltiplo entero de la carga elemental, sería un principio fundamental de la Física, en tanto que, al igual que sucede con el de conservación de la carga, no existe ni una sola experiencia que lo contradiga. El caso de los quarks implicaría la imposibilidad de su existencia libre o, en general, de la existencia de combinaciones de quarks cuya carga total no satisfaga dicho principio.

[CharlesMcAndrew]

Re: ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

No hay una explicación fundamental a esa pregunta que tenga respaldo experimental.

En modelos de gran unificación, tipo SU(5) y variaciones sí existe un mecanismo que cuantiza la carga, pero hasta ahora no hay ninguna evidencia experimental de los mismos y sí en contra del mas sencillo de ésos modelos, el SU(5), que predice una desintegración del protón que no hay sido observada, aunque hay variantes unificación cómo flipped SU(5), SO(10) o las basadas en los grupos excepcionales E (normalmente E6) que no están descartados aún.

Creo que se han propuesto algunos mecanismos aparte cuantización de la carga, pero ninguno especialmente destacable hasta dónde sé.

Cuando hablo de cuantización de la carga me refiero a que debe ser un múltiplo entero de una carga mínima, que no tiene porque ser la del electrón, me parece que sería la de los quarks (no recuerdo los detalles, pero podría mirarlo y extenderme en la respuesta) y, desde luego, no a que deba ser un múltiplo de la constante de Planck. Es algo relacionado con los grupos de simetría (operadores escalera actuando sobre un vacío) de la teoría gauge y no con la cuantización de una teoría clásica.

[pod]

Re: ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

En modelos de gran unificación, tipo SU(5) y variaciones sí existe un mecanismo que cuantiza la carga, pero hasta ahora no hay ninguna evidencia experimental de los mismos y sí en contra del mas sencillo de ésos modelos, el SU(5), que predice una desintegración del protón que no hay sido observada, aunque hay variantes unificación cómo flipped SU(5), SO(10) o las basadas en los grupos excepcionales E (normalmente E6) que no están descartados aún.

Creo que se han propuesto algunos mecanismos aparte cuantización de la carga, pero ninguno especialmente destacable hasta dónde sé.

Mucho más sencillo que eso, hay un argumento muy bonito que justificaría el hecho que la carga eléctrica siempre sea un múltiple de una unidad mínima si existiera el monopolo magnético (lo que, además, tendría la virtud de hacer que el electromagnetismo sea totalmente simétrico). El único problema es que no hay para nada confirmación experimental de la existencia del monopolo.

Cuando hablo de cuantización de la carga me refiero a que debe ser un múltiplo entero de una carga mínima, que no tiene porque ser la del electrón, me parece que sería la de los quarks (no recuerdo los detalles, pero podría mirarlo y extenderme en la respuesta) y, desde luego, no a que deba ser un múltiplo de la constante de Planck. Es algo relacionado con los grupos de simetría (operadores escalera actuando sobre un vacío) de la teoría gauge y no con la cuantización de una teoría clásica.

En efecto, todas las partículas del catálogo de partículas elementales tienen carga múltiple a e/3.

[CharlesMcAndrew]

Re: ¿Porqué no puede haber carga fraccionaria?

Es verdad ¡Me había olvidado de los monopolos!

Ya que lo mencionas comentar qué, aparte de la idea original de Dirac, en las teorías unificadas reaparecen los monopolos en forma de soluciones tipo solitón. Bastante menos conocido (yo me he enterado este año, leyendo el arxiv) es que también hay soluciones tipo monopolo incluso en la teoría electrodébil, los conocidos cómo Cho-Maison monopoles, y alguna otra variante, pero no hay evidencia experimental de ellos, lo mismo que no la hay de ninguna de la de los otros tipos.

Una buena introducción, a un nivel bastante accesible, a todos los tipos de monopolos posibles está en la propia web del CERN.

http://moedal.web.cern.ch/content/se...netic-monopole