基本電荷について
基本電荷、通常eと表される、は一つの陽子が持つ電荷、または同じ大きさの負の電荷を持つ一つの電子の電荷に相当します。この基本電荷は、物理学の基本的な定数の一つです。
e = 1.602176487 × 10-19C
一クーロンは、約6 × 1018個の電子が持つ負の総電荷に相当します。
電荷とは
電荷は、物質が電磁場内に置かれた時に力を受ける物質の物理量および特性です。電荷には二種類あり、陽子によって伝えられる正の電荷と、電子によって伝えられる負の電荷が存在します。総電荷がゼロの場合、その物質は中性と言われます。同じ電荷は反発し合い、異なる電荷は引き合います。これらの事実は静電気の第一法則として知られ、電気の法則としても参照されます。
基本電荷の重要性
電荷の最も基本的な単位は、電子または陽子の電荷の大きさです。これはeと表されます。現在知られている最も正確な値は以下の通りです。
e = 1.602176487 × 10-19C
一クーロンは約6 × 1018個の電子が持つ総電荷の負の値に相当します。私たちは通常、クーロンほど大きな電荷には遭遇しません。普通の物体（例えば櫛やプラスチック定規）をこすって生じる電荷は、通常マイクロクーロン（μC = 10-6 C）以下です。
陽子は+eの電荷を、電子は-eの電荷を持ちます。電荷は量子化されており、個々の小さい単位である基本電荷eの整数倍で存在します。これは、自由に存在できる最小の電荷です（クォークと呼ばれる粒子は、1/3 eの小さな電荷を持ちますが、これらは常に組み合わせて存在し、整数の電荷を持つ粒子を形成します）。
例えば、陽子はuudのクォーク構成を持ち、その電荷量子数は次のようになります。
q(uud) = 2/3 + 2/3 + (-1/3) = +1e
中性子はuddのクォーク構成を持ち、その電荷量子数は次のようになります。
q(udd) = 2/3 + (-1/3) + (-1/3) = 0
中性子は正味の電荷を持たないため、電気力の影響を受けませんが、内部のクォーク構造によりわずかな電荷の分布があります。これにより、中性子は非ゼロの磁気モーメント（双極子モーメント）を持ち、電磁相互作用を介して作用しますが、陽子ほど強くはありません。
反粒子の電荷
理論上、粒子とその反粒子（例えば陽子と反陽子）は同じ質量を持ちますが、電荷は反対です。例えば、各クォークには対応する反粒子が存在します。反クォークはそれぞれのクォークと同じ質量、平均寿命、スピンを持ちますが、電荷などの他の特性は逆の符号を持ちます。これは、陽子が正の電荷を持つ一方で、反陽子は負の電荷を持ち、それゆえに互いに引き合うことを意味します。電子の反粒子は陽電子と呼ばれ、電子と同一ですが、電気的な特性やその他の特性は逆の符号を持ちます。電子が陽電子と衝突すると、両方の粒子が完全に消滅し、ガンマ線光子を生成することがあります。
