Из чего состоят электроны?
Физик, занимающийся элементарными частицами, сказал бы, что они сами по себе являются элементарными частицами, поэтому они не состоят ни из чего, а скорее неделимы.
Физик-теоретик предпочел бы придерживаться теории струн, утверждающей, что электроны — это не что иное, как колебания фундаментальных струн в разных измерениях.
Квантовый физик сослался бы на корпускулярно-волновой дуализм, чтобы утверждать, что электроны — это просто облако вероятностей, распределенное согласно уравнению Шредингера.
Текущее понимание:
Согласно квантовой теории поля, электрон — это просто возмущение или возмущение в квантовом поле электрона. Чтобы дать вам хорошую аналогию, электрон подобен вибрации на гитарной струне. Вы можете сказать, что вибрация содержится в самой струне, а струна — это среда, через которую поддерживаются вибрации. Однако вы НИ В КОЕМ СЛУЧАЕ не можете сказать, что вибрация «состоит» из струны. Точно так же электрон — это просто вибрация в собственном квантовом поле. И все свойства этого электрона, описываемые его волновой функцией, являются просто математическими аспектами этого уравнения.
Все ли электроны состоят из одного и того же материала?
Возвращаясь к предыдущему вопросу, поскольку электроны — это просто флуктуации, «материал» будет одинаковым (квантовое поле) для всех электронов. Теперь, когда мы установили, что они не состоят ни из чего физического, вопрос сводится к следующему:
Как отличить один электрон от другого?
Другими словами,
какова идентичность электрона?
Возвращаясь к аналогии с гитарной струной, как мы различаем две музыкальные ноты гитары? Мы просто сравниваем определенные принципиальные параметры каждой вибрации с другой.
Так что же это за параметры электрона?
Что ж, ответ на этот вопрос — «принцип исключения Паули». Этот принцип гласит, что две одинаковые частицы с полуцелым спином не могут одновременно находиться в одном и том же квантовом состоянии. Квантовые состояния — это адрес электрона в атоме. По сути, Паули говорит, что два одинаковых электрона не могут иметь одинаковый адрес.
Вуаля! Этот адрес и есть идентификатор электрона.
Подытожим
1. Электрон состоит из квантов энергии. Мы не знаем из какой, но эта энергия проходит, как мы думаем, в нулевой точке возбуждения в электронном поле.
2. Электрон сделан из энергии, и это всегда одна и та же энергия. Это и есть тот самый «материал», из которого сделаны все электроны.
