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电子与电子间是否有区别?

两个电子之间是否会有区别?

2 个回答

  • 热心网民 | 2017-09-01 10:37:18

    没有区别。

    • 不说全同性原理(量子力学),怎么区别两粒子,答:施加相互作用,如果粒子在各种相互作用表现没有区别,则它们没有区别(粒子物理)。

    电子与电磁场具有相同的耦合常数(可以理解为强度),则电子具有相同的电荷。磁场中的电子磁能的量子化相同,则电子具有相同的自旋。同一物体在电子的引力场中运动相同,则电子具有相同的质量。任意电子对电子味中微子具有相同的散射截面,则弱相互作用亦不能区分电子,电子们的弱同位旋相同。电子不参与强相互作用,则电子无色荷。

    以上,我们发现,任意电子具有相同的电荷、质量、自旋、弱同位旋、无色,故电子间没有区别。

    两点说明:

    • 在规范理论看来,相同的耦合常数非常正常。拉氏量的定域规范不变性,保证了费米子场与规范场作用时具有相同的耦合常数。
    • 费米子(包括电子在内的1/2自旋粒子)质量,可以看作是与Higgs的耦合常数,电子作为电子场的量子(量子场论),自然这个耦合常数是相同的。在Higgs自发对称性破缺后,每种费米子获得不同的质量,这一点比较奇怪,质量顺序怎么形成的?
  • Lee Sam | 2017-09-01 10:37:12

    还记得那个男孩女孩的月经问题吗?

    一对夫妻生了俩孩子,其中一个是男孩,请问另一个是男孩的概率?

    答案是1/3。

    但如果问题成了,其中“第”一个孩子是男孩,请问第二个孩子是男孩的概率?

    答案则成了1/2。

    两者的本质区别在于,第二问假设两孩子除了看性别外,仍然是可区分的,以至于我们可以给小孩贴上“第一个”,“第二个”这种标签。这种可区分性,直接改变了第二个孩子的性别概率分布。当两孩子除了性别以外没有其他区分特征时,概率空间就只有(男男,女女,男女)三种情况,此时两小孩性别一致的概率为2/3,而非1/2。

    回到电子这个问题。电子自旋的方向,和电荷以及质量一样,是个电子的基本属性。它是个随机变量,一半概率是上,一半概率是下。两个不纠缠的电子组成的系统,和前面提到的“有两孩子”的家庭是类似的。

    实验室里,我们可以把俩电子放一起,然后往两边发射出去,再看看它俩的自旋方向。结果显示,一个电子的自旋方向和另一个电子自旋方向一致的概率是2/3, 而不是1/2!

    这从理论上和实验上都证明了,电子之间是没有差别的。你可以粗略理解为,电子就是一个超级光滑的球,你不能拿支笔上去给它们标上号码。而且这不是因为你的笔不够先进,而是因为微观世界的本质便是如此。

    这也是量子物理毁三观的几个结论之一。

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