Física

¿Podrían ser todos los electrones del universo el mismo?

¿Podrían ser todos los electrones del universo el mismo?



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Probablemente recuerdes los electrones de la clase de ciencias. Son partículas subatómicas estables que tienen carga eléctrica negativa. Se encuentran en los átomos y son el principal portador de electricidad en materiales sólidos. Pero, lo que probablemente no hayas escuchado, es la idea de que todos y cada uno de los electrones que existen ... es en realidad exactamente el mismo electrón.

Esta teoría establece que cada electrón en el universo es en realidad una partícula que viaja continuamente hacia atrás y hacia adelante a través del tiempo. Hay muchas matemáticas complicadas involucradas, pero resuelve algunas de las preguntas más importantes sin respuesta de la física cuántica.

La teoría fue ideada por primera vez por John Archibald Wheeler, un físico teórico que trabajó en la bomba de hidrógeno en Los Alamos y más tarde enseñó en Princeton. Es ampliamente conocido por revivir el interés por la relatividad general en las décadas de 1940 y 1950.

Como muchas teorías cuánticas, la idea de que cada electrón es el mismo electrón, conocida como la teoría de un electrón, es más un experimento mental que una teoría.

Así que analicémoslo.

Todos los electrones se ven iguales

Una de las principales razones por las que Wheeler propuso este experimento mental es que todos y cada uno de los electrones se ven exactamente iguales. Todos tienen la misma masa y la misma carga eléctrica.

En última instancia, esto significa que es imposible diferenciar los electrones en absoluto. Por lo tanto, no es sorprendente que Wheeler se le ocurriera la idea de que si todos los electrones se ven iguales y actúan igual, entonces tal vez sean el mismo electrón.

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Proponer que todo el universo contiene un solo electrón puede no parecer tan absurdo, cuando consideramos que el único cambio sería en la idea de qué es un electrón. En la práctica, todo seguiría funcionando igual.

De acuerdo con la teoría de un electrón, de la misma manera que un electrón puede rebotar en el espacio cuando es golpeado por la luz, el electrón también podría rebotar hacia atrás en el tiempo. La consecuencia de esto es que los electrones que se mueven hacia atrás en el tiempo son positrones, el componente antimateria de los electrones. Entonces, no solo todos los electrones son el mismo electrón, sino que todos los positrones son también el mismo electrón moviéndose hacia atrás.

Como profesor, Wheeler enseñó al ahora famoso físico Richard Feynman, cuando era estudiante de doctorado. Feynman mencionó la teoría de Wheeler cuando aceptó su Premio Nobel en 1965. Esto es lo que dijo Feynman:

Recibí una llamada telefónica un día en la facultad de posgrado de Princeton del profesor Wheeler, en la que decía: "Feynman, sé por qué todos los electrones tienen la misma carga y la misma masa". "¿Por qué?" "¡Porque son todos el mismo electrón!" Y, luego, explicó por teléfono, "supongamos que las líneas del mundo que normalmente considerábamos antes en el tiempo y el espacio, en lugar de solo subir en el tiempo, fueran un nudo tremendo, y luego, cuando cortamos el nudo, por el plano correspondiente a un tiempo fijo, veríamos muchas, muchas líneas de mundo y eso representaría muchos electrones, excepto por una cosa. Si en una sección esta es una línea de mundo de electrones ordinaria, en la sección en la que se invirtió y viene desde el futuro, tenemos el signo equivocado al tiempo adecuado, a las cuatro velocidades adecuadas, y eso es equivalente a cambiar el signo de la carga y, por lo tanto, esa parte de un camino actuaría como un positrón ".

Para muchos físicos, lo que proponía Wheeler realmente no parecía tan absurdo. Los físicos ya estaban trabajando con la idea de electrones y positrones, Wheeler solo propuso una forma de conectar todos y cada uno de los que existen simultáneamente como una forma de explicar por qué nadie podía notar la diferencia entre ellos.

¿Cómo sería realmente esta teoría?

Se estima que hay aproximadamente 10 elevado a la potencia de 80 átomos en el universo. Si ignoramos el hecho de que muchos átomos tienen más de un electrón, podemos simplificar el número de electrones en el universo en alrededor de 10 a la potencia de 80.

Aunque los electrones se tratan como estables para propósitos teóricos, el límite inferior experimental para la vida media del electrón se da a menudo como 6.6 × 1028 años. Usando esto, podemos tener una idea de cómo se desarrolla realmente esta teoría.

La teoría y estos números implican que el único electrón que existe ha viajado por el universo 1080 veces, cada vez tomando 460 septillones de años. Podemos duplicar estos números cada vez que el electrón tuvo que retroceder en el tiempo, lo que equivale a que un electrón en la Teoría de un solo electrón sea 10105 años.

La falla de datos en la teoría

Es bastante interesante considerar todo esto, pero hay un problema en la raíz de este experimento mental.

Si un solo electrón viaja hacia adelante en el tiempo como un electrón y hacia atrás como un positrón, eso significaría que en cualquier punto dado, haydeberíaser el mismo número de positrones que de electrones.

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Sabemos que esto no es cierto, y dado que ese es el caso, podemos deducir con gran confianza que la teoría de un electrón no puede sostenerse.

Es probable que Wheeler supiera que este era el caso desde el principio. En sus memorias, escribe:

"Sabía, por supuesto, que, al menos en nuestro rincón del universo, hay muchos más electrones que positrones, pero aún así me pareció una idea emocionante pensar en trayectorias en el espacio-tiempo que podrían ir sin restricciones en cualquier dirección: hacia adelante en tiempo, hacia atrás en el tiempo, arriba, abajo, izquierda o derecha ".

Wheeler estaba casi seguro de que su experimento mental no era un reflejo de la realidad cuántica real, pero notó que la idea de que no hay el mismo número de positrones que de electrones solo es cierta para nuestro universo observable. Es posible que no sea el caso de la suma total del universo.

Al final del día, la teoría de un electrón es un experimento mental bastante interesante para reflexionar, incluso si la física no es lo tuyo. Pensar que es teóricamente posible, aunque muy improbable, que una partícula que existe en todas partes del universo sea en realidad la misma partícula, viajando en el tiempo, bueno, eso es muy bueno.


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