Soweit wir wissen, ist das Elektron ein Punktteilchen - dies wird in der von Qmechanic vorgeschlagenen Frage angesprochen: Wie ist die Massendichteverteilung eines Elektrons?

Jedoch ein Das Elektron ist von einer Wolke virtueller Teilchen umgeben, und die Experimente in den von Ihnen bereitgestellten Links haben die Verteilung dieser virtuellen Teilchen untersucht. Insbesondere haben sie versucht, das elektronenelektrische Dipolmoment zu messen, das durch die Verteilung der virtuellen Teilchen bestimmt wird. In diesem Zusammenhang bedeutet das Wort Form die Form der virtuellen Teilchenwolke, nicht die Form des Elektrons selbst.

Das Standardmodell sagt voraus, dass die Wolke der virtuellen Teilchen ist sphärisch symmetrisch und liegt weit unter dem aktuellen experimentellen Fehler. Supersymmetrie sagt jedoch voraus, dass es Abweichungen von der sphärischen Symmetrie gibt, die messbar sein könnten. Die jüngsten Experimente haben herausgefunden, dass das elektrische Dipolmoment Null ist, dh die sphärisch symmetrische virtuelle Teilchenwolke, mit einer Genauigkeit, die die supersymmetrischen Berechnungen in Frage stellt.

Es gibt jedoch viele verschiedene Theorien, die auf Supersymmetrie basieren Das Ergebnis beweist nicht, dass Supersymmetrie nicht existiert - es schränkt sie nur ein.

Die Form einer Ladungsverteilung wird als Multipolexpansion beschrieben, die Sie als Fourier-Expansion betrachten können, jedoch in zwei Dimensionen. Die Gesamtladung gibt Ihnen den "Monopolterm", dessen Wechselwirkung sphärisch symmetrisch ist. Wenn es einen Versatz zwischen dem Zentrum der Massenverteilung und dem Zentrum der Ladungsverteilung gibt, haben Sie ein Dipolmoment. Eine münzenförmige oder zigarrenförmige Verteilung hat ein Quadrupolmoment ungleich Null, eine birnenförmige Verteilung hat ein Oktupolmoment und so weiter. Wie bei der Fourier-Analyse ist es möglich, jede Ladungsverteilung in Form von Multipolmomenten darzustellen, obwohl eine Form mit scharfen Kanten (wie beispielsweise ein Würfel) eine unendliche Anzahl von Begriffen erfordern würde. P. >

Das Elektron kann aufgrund eines Theorems, das Multipolarität und Spin in Beziehung setzt, nicht würfelförmig oder sogar münzen- oder zigarrenförmig sein. Ein spinloses Teilchen kann ein Monopolmoment haben, aber kein Dipolmoment; ein Spin-Halbteilchen kann Monopol- und Dipolmomente haben, aber kein Quadrupolmoment; Ein Spin-One-Teilchen kann Monopol-, Dipol- und Quadrupolmomente aufweisen, jedoch keine Oktupolmomente. Eine handgewellte, kartonartige Art, dies zu betrachten, besteht darin, dass solche Momente entlang der Drehrichtung des Partikels quantisiert werden müssen - andernfalls würden sie beim Drehen des Partikels auf Null gemittelt. Wenn Sie möchten, dass die Ladungsverteilung des Elektrons wie bei einem Urankern zigarrenförmig ist, müssen Sie angeben, dass ein polarisiertes Elektron in der Nähe seiner Pole mehr Ladung hat als in der Nähe seiner Mitte. Aber ein Spin-Half-Partikel hat in der Nähe seiner Mitte keine Spin-Projektion - es gibt nur "Auf" und "Ab". Ein Elektron kann Monopol- und Dipolmomente haben, hat aber nicht genügend Freiheitsgrade, um eine kompliziertere Form zu haben.

Darüber hinaus haben wir die Beobachtung, dass die Wechselwirkungen des Elektrons unter den Symmetrien der Paritätskonjugation, $ P $ span> und nahezu invariant sind Ladungskonjugation, $ C $ span>. Dies schränkt die verfügbaren Momente weiter ein, da der Spin des Elektrons, an den die Dipolmomente gekoppelt werden müssen, ein Axialvektor ist und das Vorzeichen unter nicht ändert $ P $ span>. In sehr guter Näherung können die Massen- und Ladungsverteilungen des Elektrons nur ein Monopolmoment tragen, während sein Magnetfeld (eine andere axiale Vektorgröße) nur einen Dipol tragen kann Moment. Dies gibt uns das übliche Spielzeugmodellbild eines Elektrons als sphärischen, sich drehenden Stabmagneten.

Die Wechselwirkungen des Elektrons sind jedoch unter Konjugation von Parität und Ladung bei nicht ganz invariant die selbe Zeit. Diese Transformation, $ CP $ span>, ist der Operator, der ein Elektron in ein Positron umwandelt. Unser stärkster Beweis dafür, dass das Universum Elektronen und Positronen unterschiedlich behandelt, ist, dass das Universum ziemlich voll mit Elektronen ist, aber nur zufällige Positronen enthält. Um diesen Status zu erreichen, ist unter anderem eine Verletzung von $ CP $ span> erforderlich. Aber im Wesentlichen jedes Modell, das genügend $ CP $ span> -Verletzung enthält, um unsere beobachtete Materie / Antimaterie-Asymmetrie vorherzusagen, sagt auch permanente elektrische Dipolmomente für Protonen, Elektronen und Neutronen voraus, die viel sind größer als die aktuellen Grenzen. Dies haben die Gruppen Hudson und DeMille in den von Ihnen gefundenen Nachrichten gemessen. Ich fand die Erklärung von DeMille in Ihrem ersten Link ganz nett.

Elektronen und so kleine Dinge :-) werden von der Quantenmechanik gehandhabt. Die Quantenmechanik unterscheidet sich sehr, sehr stark von der klassischen Newtonschen Mechanik und von unserer Intuition, die auf unseren Erfahrungen basiert.

Im QM wird das Elektron zwar so behandelt, als wäre es ein punktförmiger Körper, aber nicht. Ich habe keinen genauen Ort. Stattdessen wird seine Position durch eine Wellenfunktion mit dem Namen $ \ psi (r) $ beschrieben. Dies ist ein komplexes Skalarfeld, das im Raum interpretiert wird. Daher können wir dies als $ \ mathbb {R} ^ 3 \ rightarrow \ mathbb {C} $ beschreiben. Was das Bild wirklich interessant macht, diese Wellenfunktion hat komplexe Werte. Der quadratische Absolutwert ($ \ psi \ psi ^ * $) ist der gleiche wie die Wahrscheinlichkeitsverteilung des Ortes des Elektrons an einem bestimmten Ort.

Die Integration von $ \ psi \ psi ^ * $ auf einem Volumen gibt die Wahrscheinlichkeit an, dass das Elektron in diesem Volumen existiert.

Als klassische Intuition könnten wir uns vorstellen, dass das Elektron wie eine "Wolke" mit unterschiedlichen Dichten im Raum wäre. Als mögliche Interpretation der "Form des Elektrons" können wir uns die Wellenfunktion oder die Wahrscheinlichkeitsverteilung vorstellen, oder wir könnten uns sogar diese "Wolke" vorstellen.

Nun, wir könnten dies sogar berechnen Sie sind nicht die einfachsten Berechnungen. Und aus den berechneten Dichtebildern können wir sichtbare Bilder erzeugen. Also:

Dies sind Elektronenformen um Atomkerne. Es gibt aber auch sehr unterschiedliche Verteilungen, zum Beispiel hat ein freies Elektron in einem Doppelspaltexperiment eine sehr unterschiedliche Wellenfunktion.

Niemand hat jemals ein Elektron direkt gesehen , und es ist durchaus möglich, dass niemand dies jemals tun wird. Es als einen glänzenden kleinen Flipper zu betrachten, ist ebenso ein Fehler wie es als einen abstrakten, unendlich kleinen "Punkt" mit bestimmten Eigenschaften zu betrachten. Um die Verwirrung zu verstärken, kann es je nachdem, wie Sie das Elektron "betrachten", als Teilchen erscheinen (was eine endliche Größe und eine bestimmte Form impliziert) oder als eine Welle. Als Welle können Sie über die "Wolken" von Elektronenorbitalen um ein Atom sprechen, die keine physikalischen Dinge , sondern Darstellungen von Wahrscheinlichkeiten sind. Das Betrachten eines Elektrons als Flipper oder als Welle / Wolke kann in bestimmten Situationen nützlich sein, ist jedoch keine absolute Wahrheit.

Kurze Antwort: Nein, Elektronen haben zumindest keine "Form" im Sinne von "es sieht aus wie ein Flipper oder ...".

Ein Elektron ist kein Punktteilchen. Punktpartikel existieren nicht. Die Welt wird von der Quantenmechanik beherrscht, die physikalische Systeme in Form von quantenmechanischen Observablen beschreibt, die von hermitischen Operatoren dargestellt werden. Unterschiedliche Observablen stellen unterschiedliche Möglichkeiten dar, wie Sie mit einem bestimmten System interagieren und Informationen daraus kopieren können. Zum Beispiel kann eine Photovervielfacherröhre nützlich sein, um festzustellen, ob in einem Bereich für einen Wert von N mehr als N Photonen Energie vorhanden sind.

Wenn Sie einen endlichen Bereich betrachten, können Sie einen beobachtbaren Wert messen gibt Ihnen Auskunft darüber, ob sich in dieser Region ein Elektron befindet. Aber diese Region kann nicht willkürlich klein sein. Eine Einschränkung besteht darin, dass beim Messen in einer kleineren Region mehr Energie in diese Region gesteckt werden muss und irgendwann die dafür erforderliche Energie so groß ist, dass ein Schwarzes Loch entsteht. Es kann andere physikalische Einschränkungen geben, die auftreten würden, bevor Sie dieses Niveau erreichen.

Wie sollten wir Behauptungen über die Form des Elektrons interpretieren? Eine solche Behauptung bedeutet, dass wir, wenn wir messen, ob ein Elektron, bei dem ein Elektron eine hohe Genauigkeit aufweist, eine sphärische Verteilung der Ergebnisse mit einer Genauigkeit erhalten, die ausreicht, um eine supersymmetrische Theorie auszuschließen.

Sie könnten so etwas denken "Können wir nicht sagen, dass sich das Elektron wirklich an einem bestimmten Punkt befindet, aber nicht an anderen, und wir können einfach nicht genau sagen, wo es ist?" Diese Idee stimmt nicht mit der Realität überein, denn wenn Sie die nachfolgende Entwicklung des Elektrons vorhersagen möchten, müssen Sie Observablen berücksichtigen, die das Elektron nicht an einem bestimmten Punkt darstellen, wie z. B. den Impuls, da diese Observablen im Hamilton-Operator erscheinen / p>

Die Behauptung, dass das Elektron keine bekannte Substruktur hat, ist richtig, aber es bedeutet nicht, dass sich das Elektron an einem bestimmten Punkt befindet, sondern nur, dass es keine Subsysteme hat, die unabhängig voneinander geändert werden können. Ein zusammengesetztes System wie ein Kugelschreiber hat diese Eigenschaft nicht. Sie können den Tintenschlauch aus einem Kugelschreiber nehmen und ihn unabhängig von der Kunststoffschale bewegen. Soweit bekannt, können Sie mit einem Elektron nichts Analoges tun.

Für relevantes Material siehe

http://arxiv.org/abs/1204.4616

http://vimeo.com/5490979

http://arxiv.org/abs/quant-ph / 9906007

http://arxiv.org/abs/1109.6223

http://arxiv.org/abs / quant-ph / 0104033.

Wie definieren Sie Form? Und in welchem ​​Umfang sind diese Informationen für Sie relevant? Wenn ich Ihnen sagen würde, dass Elektronen tatsächlich wie Pyramiden geformt sind, wie würde dies die Art und Weise verändern, wie Sie mit dem Universum interagieren. Auch wenn Analogien die Ursache für Fragen wie diese sind (subatomare Teilchen werden oft als deutlich gefärbte Kugeln dargestellt), werde ich dies tun Versuchen Sie, anhand einer Analogie genau darauf hinzuweisen.

Gebäude können nach Typ klassifiziert werden. Wie ein Wolkenkratzer, eine Kirche, ein Schloss, ein Bungalow. Was wäre die kleinste Struktur, bei der die Zuweisung des Immobiliengebäudetyps für Sie noch Sinn macht? Was für ein Gebäude würden Sie einen einzelnen Ziegel nennen? Sicher könnte ich mir einen Biologen vorstellen, der Ameisenkolonien untersucht, die diese Eigenschaft einem Ziegelstein zuweisen, weil es sich in diesem Zusammenhang um relevante Informationen handelt.

Alle in früheren Antworten behandelten Darstellungen sind nur für ihre jeweiligen Studienbereiche relevant und haben nichts mit Ihrem Formkonzept zu tun. Anstatt über die Definitionen der Form zu streiten, die Sie sich stellen sollten, ist dies eine relevante Frage für Sie?

Nehmen wir jedoch an, Sie würden konkurrieren ein reguläres Bowling-Match und man sollte dir sagen, dass du nur würfelförmige Bälle anstelle von kugelförmigen verwenden sollst. Selbst ohne eine würfelförmige Bowlingkugel ausprobiert zu haben, kann man mit Sicherheit sagen, dass dies (zumindest einige) erhebliche Auswirkungen auf die Interaktion mit der Kugel hat.