Carga Eléctrica Elemental
La carga eléctrica elemental, comúnmente representada por el símbolo e, es la carga eléctrica transportada por un único protón o, de manera equivalente, la magnitud de la carga eléctrica negativa llevada por un solo electrón, que tiene una carga de -1 e. Esta carga elemental es una constante física fundamental. Matemáticamente, se expresa como e = 1.602176487 x 10-19C (Coulombs). Un coulomb representa el negativo de la carga total de aproximadamente 6 x 1018 electrones.
Acerca de la Carga Eléctrica
La carga eléctrica es una cantidad física y propiedad de la materia que la hace experimentar una fuerza cuando se coloca en un campo electromagnético. Existen dos tipos de carga eléctrica: positiva, transmitida por protones, y negativa, transmitida por electrones. Si la carga total es cero, se dice que es neutra. Las cargas del mismo tipo se repelen y las cargas opuestas se atraen. Estos hechos son conocidos como la Primera Ley de la Electroestática, a veces referida como la ley de cargas eléctricas.
Carga Elemental
La unidad más fundamental de carga es la magnitud de la carga de un electrón o un protón, que se denota como e. El valor más preciso disponible es e = 1.602176487 x 10-19C. Un coulomb representa el negativo de la carga total de aproximadamente 6 x 1018 electrones. Raramente encontramos cargas tan grandes como un coulomb. Las cargas producidas al frotar objetos comunes (como un peine o una regla de plástico) suelen ser de alrededor de un microcoulomb (μC = 10-6 C) o menos.
El protón tiene una carga de +e y el electrón de –e. La carga está cuantizada; viene en múltiplos enteros de unidades pequeñas individuales llamadas carga elemental, e, que es la carga más pequeña que puede existir libremente (las partículas llamadas quarks tienen cargas más pequeñas, múltiplos de ⅓ e, pero solo se encuentran en combinación, y siempre combinan para formar partículas con carga entera).
La composición de quarks del protón es uud, por lo que su número cuántico de carga es: q(uud) = 2/3 + 2/3 + (-1/3) = +1e. El neutrón tiene una composición de quarks de udd, y su número cuántico de carga es por lo tanto: q(udd) = 2/3 + (-1/3) + (-1/3) = 0. Como el neutrón no tiene carga eléctrica neta, no se ve afectado por fuerzas eléctricas, pero el neutrón tiene una ligera distribución de carga eléctrica dentro de él, causada por su estructura interna de quarks. Esto resulta en un momento magnético no nulo (momento dipolar) del neutrón. Por lo tanto, el neutrón interactúa también a través de la interacción electromagnética, pero mucho más débil que el protón.
Carga Eléctrica de las Antipartículas
Teóricamente, una partícula y su antipartícula (por ejemplo, un protón y un antiprotón) tienen la misma masa, pero carga eléctrica opuesta, y otras diferencias en números cuánticos. Por ejemplo, para cada quark existe un tipo correspondiente de antipartícula. Los antiquarks tienen la misma masa, tiempo de vida medio y espín que sus respectivos quarks, pero la carga eléctrica y otras cargas tienen el signo opuesto. Eso significa que un protón tiene carga positiva mientras que un antiprotón tiene carga negativa y por lo tanto se atraen. La antipartícula del electrón se llama positrón; es idéntica al electrón excepto que lleva cargas eléctricas y otras cargas de signo opuesto. Cuando un electrón colisiona con un positrón, ambas partículas pueden ser totalmente aniquiladas, produciendo fotones de rayos gamma.
