Zaryad bog’lanishi asboblar The elementar zaryad

Zaryadning kvanti nima?
Advertisement
Hammasi ma'lum elementar zarralar, shu jumladan kvarklarda zaryadlar butun songa ko'paytiriladi 1/3 e. Shuning uchun, "kvant to'lov " 1/3 e. Bunday holda, kimdir "elementar zaryad" "zaryad kvanti" dan uch baravar katta ekanligini aytadi.
Boshqa tomondan, barchasi ajratiladigan zarralarning butun soniga teng zaryadlari bor e. (Kvarklarni ajratib bo'lmaydi: ular faqat umumiy zaryadlarga ega bo'lgan protonlar singari kollektiv davlatlarda mavjud e.) Shuning uchun "zaryad kvanti" ni aytish mumkin e, kvarklar kiritilmasligi sharti bilan. Bunday holda, "elementar zaryad" "zaryad kvanti" bilan sinonimga ega bo'ladi.
Aslida, ikkala terminologiya ham qo'llaniladi.^[8] Shu sababli, "zaryad kvanti" yoki "zaryadning bo'linmas birligi" kabi iboralar, agar qo'shimcha ma'lumot berilmasa, noaniq bo'lishi mumkin. Boshqa tomondan, "elementar zaryad" atamasi aniq ma'noga ega: u protonnikiga teng zaryad miqdorini anglatadi.
Kesirli zaryadlarning etishmasligi
Pol Dirak 1931 yilda ishonarli ravishda bahslashdi, agar magnit monopollar mavjud bo'lsa, u holda elektr zaryadi miqdorini aniqlash kerak; ammo, magnit monopollarning haqiqatan ham mavjudligi yoki yo'qligi noma'lum.^[9][10] Hozirda nima uchun ajratiladigan zarralar butun sonli zaryadlar bilan cheklanganligi noma'lum; ko'p simlar nazariyasi manzarasi kasr ayblovlarini tan oladigan ko'rinadi.^[11][12]
Shuningdek qarang: Anomaliya (fizika) § Anomaliyani bekor qilish
Elementar zaryadning eksperimental o'lchovlari
O'qishdan oldin, elementar zaryad 2019 yil 20 maydan boshlab aniq belgilanganligini esga olish kerak Xalqaro birliklar tizimi.
Avogadro konstantasi va Faradey doimiysi nuqtai nazaridan
Advertisement
Agar Avogadro doimiy N_A va Faraday doimiy F mustaqil ravishda ma'lum, elementar zaryadning qiymati formuladan foydalanib chiqarilishi mumkin
(Boshqacha qilib aytganda, bitta mol mollardagi elektronlar soniga bo'lingan elektronlar bitta elektronning zaryadiga teng.)
Bu usul emas qanday qilib eng aniq qadriyatlar bugungi kunda o'lchanadi. Shunga qaramay, bu qonuniy va hali ham aniq usul bo'lib, eksperimental metodologiyalar quyida keltirilgan.
Avogadro konstantasining qiymati N_A birinchi tomonidan taxmin qilingan Johann Josef Loschmidt kim 1865 yilda ma'lum miqdordagi gaz tarkibidagi zarralar sonini hisoblashga teng bo'lgan usul bilan havodagi molekulalarning o'rtacha diametrini aniqladi.^[13] Bugungi kunda qiymati N_A nihoyatda toza kristalni olish orqali juda yuqori aniqlikda o'lchash mumkin (ko'pincha kremniy) yordamida atomlarning bir-biridan qancha masofada joylashganligini o'lchash Rentgen difraksiyasi yoki boshqa usul va kristalning zichligini aniq o'lchash. Ushbu ma'lumotdan massani chiqarish mumkin (m) bitta atomning; va beri molyar massa (M) ma'lum, moldagi atomlar sonini hisoblash mumkin: N_A = M/m.^[14]
Ning qiymati F yordamida to'g'ridan-to'g'ri o'lchash mumkin Faradey elektroliz qonunlari. Faradey elektroliz qonunlari - tomonidan nashr etilgan elektrokimyoviy tadqiqotlarga asoslangan miqdoriy munosabatlar Maykl Faradey 1834 yilda.^[15] In elektroliz tajriba, anod-katod simidan o'tuvchi elektronlar va anod yoki katodga yoki undan tashqariga tushadigan ionlar o'rtasida birma-bir yozishmalar mavjud. Anod yoki katodning massa o'zgarishini va simdan o'tadigan umumiy zaryadni o'lchash (bu vaqt integrali sifatida o'lchanishi mumkin elektr toki), shuningdek, ionlarning molyar massasini hisobga olgan holda, xulosa chiqarish mumkin F.^[14]
Usulning aniqligi chegarasi - ning o'lchovidir F: eng yaxshi eksperimental qiymat nisbiy noaniqlikka ega 1,6 ppm, elementar zaryadni o'lchash yoki hisoblashning boshqa zamonaviy usullaridan taxminan o'ttiz baravar yuqori.^[14][16]