電気素量

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電気素量
elementary charge
記号 e
1.602 176 565(35)×10−19 C
相対標準不確かさ 2.2×10−8
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電気素量 (でんきそりょう、: elementary charge)は、電気量の最小単位である。その大きさは、陽子あるいは陽電子1個が持つ電荷の大きさ、つまり電子の電荷の符号を変えた大きさである。素電荷(そでんか)、電荷素量ということがある。一般に記号 e で表される。

その値は、約1.602 176 565(35)×10-19 クーロンである(2010CODATA推奨値[1])。

原子核物理学化学では粒子の電荷を表すために用いられる。現在ではクォークの発見により、素電荷の1/3を単位とする粒子も存在するが、クォークの閉じ込めにより、通常の実験室では取り出せず、素電荷が電気量の最小単位である。 素粒子物理学では、電磁相互作用ゲージ結合定数であり、相互作用の大きさを表す指標である。
なお、1Cは電子1molの電気量と誤解されることがあるが、両者には理論的な関係はない。 電子1molの電気量は電気分解の法則で知られる1ファラデー (単位)であり、電気素量×アボガドロ定数=1.602 176 565×10-19 ×6.022 141 29×1023 = 96485.3364595686885Cである。


電気素量の計測実験[編集]

  • 1897年 ジョン・タウンゼントの方法 - 電気分解によって生じる帯電した気体イオンの量と帯電量を測定し、電荷を算出。
  • 1898年 J・J・トムソンの方法 - 水蒸気をイオン化して、電流と水蒸気の質量から求める。
  • 1903年 ジョン・タウンゼントとH・A・ウィルソン(1874-1964)の実験 - 水蒸気のイオンの電界中の落下速度から求める。
  • 1909年 ミリカンの油滴実験 - 油滴を使ったウィルソン実験の改良(多くの誤差要因の排除)。その時の計測値は、1.592×10-19 クーロンだったとされる。

量子電気力学における電荷素量[編集]

量子電気力学においては、ある時空点で電子が光子を放出したり吸収したりする確率振幅の大きさが電気素量に対応する。ファインマン・ダイアグラムを用いることでその事がより明らかになる。

参考文献[編集]

  1. ^ elementary charge