Carica Elementare Elettrica
La carica elementare, solitamente indicata con la lettera e, rappresenta la carica elettrica trasportata da un singolo protone o, equivalentemente, la grandezza della carica elettrica negativa trasportata da un singolo elettrone, che possiede una carica di -1 e. Questa carica elementare è una costante fisica fondamentale. Matematicamente, essa è espressa come e = 1.602176487 x 10-19C. Un coulomb rappresenta il negativo della carica totale di circa 6 x 1018 elettroni.
Sulla Carica Elettrica
La carica elettrica è una quantità fisica e una proprietà della materia che causa l’esperienza di una forza quando posta in un campo elettromagnetico. Esistono due tipi di carica elettrica: positiva, trasmessa dai protoni, e negativa, trasmessa dagli elettroni. Se la carica totale è zero, si dice che è neutra. Le cariche uguali si respingono, mentre le cariche opposte si attraggono. Questi fatti sono noti come la Prima Legge dell’Elettrostatica e sono talvolta riferiti come la legge delle cariche elettriche.
Carica Elementare
L’unità più fondamentale di carica è la grandezza della carica di un elettrone o di un protone, che è denotata con e. Il valore più preciso disponibile è: e = 1.602176487 x 10-19C. Un coulomb rappresenta il negativo della carica totale di circa 6 x 1018 elettroni. Raramente incontriamo cariche grandi come un coulomb. Le cariche prodotte strofinando oggetti comuni (come un pettine o una riga di plastica) sono tipicamente intorno a un microcoulomb (μC = 10-6 C) o meno. Il protone ha una carica di +e e l’elettrone di -e. La carica è quantizzata; si presenta in multipli interi di singole piccole unità chiamate carica elementare, e, che è la carica minima che può esistere liberamente (le particelle chiamate quark hanno cariche più piccole, multipli di ⅓ e, ma si trovano solo in combinazione e si combinano sempre per formare particelle con carica intera).
Composizione dei Quark e Carica
Il protone ha una composizione di quark di uud, e quindi il suo numero quantico di carica è: q(uud) = 2/3 + 2/3 + (-1/3) = +1e. Il neutrone ha una composizione di quark di udd, e il suo numero quantico di carica è quindi: q(udd) = 2/3 + (-1/3) + (-1/3) = 0. Poiché il neutrone non ha una carica elettrica netta, non è influenzato dalle forze elettriche, ma il neutrone ha una leggera distribuzione di carica elettrica al suo interno, causata dalla sua struttura interna di quark. Questo comporta un momento magnetico (momento di dipolo) non nullo del neutrone. Pertanto, il neutrone interagisce anche tramite l’interazione elettromagnetica, ma molto più debolmente rispetto al protone.
Carica Elettrica delle Antiparticelle
Te
oricamente, una particella e la sua antiparticella (ad esempio, un protone e un antiprotone) hanno la stessa massa, ma cariche elettriche opposte, e altre differenze nei numeri quantici. Per esempio, per ogni quark esiste un tipo corrispondente di antiparticella. Gli antiquark hanno la stessa massa, durata media di vita e spin dei rispettivi quark, ma la carica elettrica e altre cariche hanno segno opposto. Ciò significa che un protone ha una carica positiva mentre un antiprotone ha una carica negativa e quindi si attraggono a vicenda. L’antiparticella dell’elettrone è chiamata positrone; è identica all’elettrone tranne che porta cariche elettriche e altre cariche di segno opposto. Quando un elettrone collide con un positrone, entrambe le particelle possono essere totalmente annientate, producendo fotoni raggi gamma.
Conclusione
La comprensione della carica elementare elettrica e delle sue proprietà è fondamentale per la fisica moderna, poiché gioca un ruolo cruciale in molteplici aspetti dell’universo, dalla struttura atomica alla meccanica delle particelle. La carica elementare è un costante universale che continua a stimolare la ricerca e l’indagine scientifica, portando a nuove scoperte e comprensioni del mondo intorno a noi.
