Фізика елементарних частинок

Заряд, як здатність частинок брати участь в електромагнітній взаємодії, зберігається при будь-яких відомих реакціях між елементарними частинками.

Можливе незбереження заряду, яке могло б призвести до нестабільності електрона - важливе світоглядне питання фізики елементарних частинок. Якби закон збереження заряду не виконувався, то електрон міг би розпадатися на фотон і нейтрино. Наразі нижня межа часу життя електрона встановлена на рівні приблизно 2,4×10²⁴ років^[1]. Однією з провідних лабораторій світу, яка займається цим питанням є підземна низько фонова лабораторія Інституту ядерних досліджень НАНУ, розташована в селі Солотвино Закарпатської області.

Закон Кулона

Закон Кулона — один з основних законів електростатики, який визначає величину та напрямок сили взаємодії між двома нерухомими^[1] точковими зарядами. Експериментально з задовільною точністю був вперше доведений Генрі Кавендішем у 1773, який використовував метод сферичного конденсатора, але його роботи не були опубліковані. В1785 році закон був встановлений Шарлем Кулоном за допомогою спеціальних крутильних терезів^[2].

Визначення

Електростатична сила взаємодії F₁₂ двох точкових нерухомих зарядів q₁ та q₂ у вакуумі прямо пропорційна добутку абсолютних значень зарядів і обернено пропорційна квадрату відстані r₁₂ між ними.

,

у векторній формі:

,

Сила взаємодії направлена вздовж прямої, що з'єднує заряди, причому однойменні заряди відштовхуються, а різнойменні притягуються. Сили, що визначаються законом Кулона адитивні.

Коефіцієнт пропорційності k має назву електростатичної сталої та залежить від вибору одиниць виміру. Так в Міжнародній системі одиниць СІ k=1/(4πε₀) ≈ 8,987742438·10⁹ Н·м²·Кл^-2, де - електрична стала. В системі СГСГодиниця вимірювання заряду обрана таким чином, що k=1.

Такі умови є необхідними для виконання сформульованого закону:

Точковість зарядів — відстань між зарядженими тілами має бути набагато більшою від розмірів тіл.

Нерухомість зарядів. У протилежному випадку потрібно враховувати магнітне поле заряду, що рухається.

В однорідному ізотропному середовищі сила взаємодії між зарядами зменшується в ε разів: , де ε діелектрична проникність середовища.

Поиск по сайту: