電子と陽子の電荷は符号が逆で大きさは等しい、とされていますが、
実験的にどのくらいの精度で確かめられているんですか?
出来ればどんな実験なのかも知りたいです。

A 回答 (2件)

再びu13です。



論文を見てみたところ球形の金属製の空洞の中にSF6(気体)をつめて中心に電極を置いて壁と中心とに交互に電圧をかけてもしSF6が中性からずれていたら気体が振動して音が出るはずなのでマイクでその音を拾う実験のようです。
結局,予定通り,というか、音は検出されなかったので下の回答のような精度で陽子と電子の電荷は逆符号で等しいと結論しています。
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この回答へのお礼

わざわざ図書館まで行って調べて頂いてありがとうございました。
自分もいろいろと調べたのですが、調べ方が悪かったのか、
どの文献にも電荷の大きさは等しいと前提の元だったので、
諦めていました。
やっぱり完全に等しいわけでは無いのですね。
u13さんのおかげですっきりしました。
ありがとうございました。

お礼日時:2001/12/16 22:31

イオン化していない分子中には陽子と電子が同じ数入っているので分子がどれだけの精度で中性であるかを測ればいいわけですよね。



私も気になって調べたところ実験でわかっているのは
|Qp+Qe|/e < 1.0 x 10^(-21) だそうです。
10の21乗分の1の精度で等しいということです。なんでもSF6(6フッ化硫黄?)の中性度を測ったそうです。
H.F.Dyllaによって1973年(!)発行のPhysical Review A 7の1224ページからその実験について書かれているそうなのでいまから図書館に在るかどうか見てきたいと思います。
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Q自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方

自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方
 

 コンデンサに直流電圧をかけると、金属中の自由電子
の分布が偏り両極間に相対的に電荷(静電場)が生じま
すね。

このとき、金属内の原子から自由電子が移動して抜けて
しまった部分をホール(正孔)と呼ぶと習いました。

これは金属内で自由電子という質量をもつものが移動し
た結果と思います。
この場合、自由電子の負電荷量とその抜け穴の見かけ
の正電荷量は作用と反作用の関係に相当しますから同
等にならざるを得ませんよね。

一方、原子核と電子はそれぞれの正電荷と負電荷が拮
抗し見かけ上中性を保っている状態と考えてよいですか?

仮に水素原子(陽子1個、電子1個)を考えた場合、陽子
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その場合、

  (1)陽子の正電荷は負電荷の抜け穴(正電荷ホール)
   と考えるべきで見かけ上のものなのか?

  (2)それとも負に対し「正の電荷」というものがあると考
   えるべきなのか? どちらでしょうか?

    
  (1)である場合「正電荷」とは単に「負電荷」に対する
  反作用ということかと思います。(当然正負の絶対
  値は同等になるかと..)

   しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合で
   も、その負電荷相当の正電荷が反作用として現れ
   なければならないと思いますが実際はそうならない
   ですよね。

  (2)である場合、陽子の電荷と電子の電荷の間のどこ
   かの中性値を基底に正負に振動でもしていない限り
   正負の値が必ずしも同等にならないと思えます。

   しかしそれでは電子が単独でポツンとある場合、中
   性点が無くなり振動はできないので負電荷単独で現
   れることができなくなってしまいます。
     
   質量のある自由電子と異なり電荷自体はポテンシャ
   ルエネルギーのようなもので質量があるとは思えない
   ので「ある種の中性状態からの偏り」ならば中性に対
   して「正の電荷」、「負の電荷」があってもよい、つまり
   (2)でもよいようにも思えますが...

   (但し、なぜ正負の素量が同じ値をとるのかという謎は
   残りますが...「何故」には答えられないことが多い)
    
   この質問箱で似たような質問と回答を拝見したのですが、
   どうも、「自由電子とホール(正孔)」、「正電荷と負電荷」
   の違いがゴッチャになっているような気がしましたが..
   いかがなものでしょう?

自由電子とホール(正孔) 、「正電荷と負電荷」の考え方
 

 コンデンサに直流電圧をかけると、金属中の自由電子
の分布が偏り両極間に相対的に電荷(静電場)が生じま
すね。

このとき、金属内の原子から自由電子が移動して抜けて
しまった部分をホール(正孔)と呼ぶと習いました。

これは金属内で自由電子という質量をもつものが移動し
た結果と思います。
この場合、自由電子の負電荷量とその抜け穴の見かけ
の正電荷量は作用と反作用の関係に相当しますから同
等にならざるを得ませんよね。

一方、原...続きを読む

Aベストアンサー

とりあえず結論から、
<<「正電荷」は「負電荷」の抜け穴と考えのが正しいのか
<<「正電荷」と「負電荷」は別個のものと考えるのが正しいのか

一般的には
「正電荷」と「負電荷」は別個のものと考えるのが正しい。
ただし電子とホールの場合には
「正電荷」は「負電荷」の抜け穴と考えるのが正しい。


正電荷・負電荷の対として
(1)自由電子とホール、(2)電子と陽子、(3)電子と陽電子などを考える時、
陽子、陽電子は「正電荷」ですが、
ホールは「見かけの正電荷」です。
ホールが特殊な考え方なので、その他の正電荷と一緒にして考えないほうが良いと思います。

(いや、ディラック方程式から考えると・・・とか他の回答者さんから反論が来そうですが
ややこしくなるので・・・)

本物の正電荷である原子核は移動できませんが、例えばペットボトルの中の泡のように
電子が足りない部分を粒子のように移動させることは出来ます。
これが大雑把な、ホールという「キャリア(電荷輸送の担い手)」の概念です。

「ホールは電子が抜けた孔」というのはすこぶる正しいですが、
それなりに複雑な仕組みを端的に言い表したものなので、その言葉だけで判断するとおかしなことになります。
ホールとは何かここで説明するのは難しいですが、(図で説明されないと分からないと思います)
ホールの仕組みについて説明しているサイトは山ほどあるので調べてみてください。


それと、正電荷、負電荷はそれぞれ単体で存在できるので総量が0になる必要は必ずしもありません。
電子は電子、正電荷がないところでも存在できます。
実際にはクーロン力で引き付け合ってペアになりますから、中性の状態が普通ですが。

陽子の電荷が電子と等しい理由は、
陽子が電荷が2/3eのアップクォーク2つと-1/3eのダウンクォーク1つから構成されるから・・・
では答えになってないですね。すみません、勉強してきます。

一応質問者さんの思うところを類推しているつもりですが良く分からなかったのが1点。

電子に質量があるかないかをしきりに気にしているようですが、論点とどう絡んでいるんでしょう?

とりあえず結論から、
<<「正電荷」は「負電荷」の抜け穴と考えのが正しいのか
<<「正電荷」と「負電荷」は別個のものと考えるのが正しいのか

一般的には
「正電荷」と「負電荷」は別個のものと考えるのが正しい。
ただし電子とホールの場合には
「正電荷」は「負電荷」の抜け穴と考えるのが正しい。


正電荷・負電荷の対として
(1)自由電子とホール、(2)電子と陽子、(3)電子と陽電子などを考える時、
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Aベストアンサー

KEN_2 です。
>測定レンジは230μm~2.54mmです。また精度はF.S±0.5%と聞いています。
測定レンジは230μm~2.54mmの間にレンジ切替えがある筈です。???
仮に、2.54mmFS±0.5%のみであれば、約±12.5μmの測定誤差で零点調整が出来ないタイプですので全測定範囲で±12.5μmの測定誤差を測定器メーカはうたいます。

>この場合は、2.54mmを測定した時は、2.54mmの±0.5%=約12.5μmの測定誤差が出ますが、
>仮に500μmを測定した時は、約3μm程度の測定誤差になるということでよろしいですか?
「測定レンジは230μm~」がありますので、測定器メーカは±12.5μmの測定誤差を全測定範囲でとうたい、測定実力は中心測定値付近の1275μm付近が精度が良く、上下限付近で急激に誤差が発生するタイプです。
実力と誤差保証は違いますので、『仮に500μmを測定した時は、約3μm程度の測定誤差・・・』は参考値として捉えてください。
測定器メーカの保証するのは、精度はF.S±0.5%であれば全範囲±12.5μmの測定誤差となります。
あと、隙間ゲージですので、周囲温度の影響が顕著に加わります。
周囲温度管理も重要な要素になります。

>実際に500μmのギャップを測定した時は、498μm~500μmの値を示します。
>よって、Accの範囲内にStaが含まれるような形でしょうか。。。?
再現性の数値から推定して、Staは無視出来る範囲であるので規定していないと判断されます。
 

KEN_2 です。
>測定レンジは230μm~2.54mmです。また精度はF.S±0.5%と聞いています。
測定レンジは230μm~2.54mmの間にレンジ切替えがある筈です。???
仮に、2.54mmFS±0.5%のみであれば、約±12.5μmの測定誤差で零点調整が出来ないタイプですので全測定範囲で±12.5μmの測定誤差を測定器メーカはうたいます。

>この場合は、2.54mmを測定した時は、2.54mmの±0.5%=約12.5μmの測定誤差が出ますが、
>仮に500μmを測定した時は、約3μm程度の測定誤差になるということでよろしいですか?
「測定レンジは230μm~」...続きを読む

Q磁石のN極、S極及び原子における陽子、電子について

 そもそも磁石のN極とS極はどうして引き合うのでしょうか?また、原子における陽子と電子もどうして引き合うのでしょうか?
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Aベストアンサー

電磁気学の基本である、4つのマクスウェル方程式を眺めてみれば、電気および磁気の引力と斥力を説明できます。

しかし、その電磁気学の基本方程式は、電気も磁気も、距離の2乗に反比例した引力および斥力があるという事実に基づいて出来た式なので、結局は「何故」に対する答えになっていません。

ですから、そこから先は量子力学の話になると思います。

電気の引力(+vs-)と斥力(+vs+、-vs-)は、電子同士がフォトン(光子)を、キャッチボールやラグビーのパスのごとく交換し合うことによって発生していると考えられています。
なお、重力もグラビトン(重力子)の交換で発生していると言われています。

磁気は、理論上は電気と兄弟・・・というよりは、同一人物みたいなものです。
つまり、磁気も、電子とフォトンだけで説明できるものらしいです。よく知らないんですが、おそらく、電気における電子とフォトンとの相互作用を論理的に式を立てて調べていくと、おそらく磁気の説明がつくのでしょう。


<おまけ>クイズ
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しかも、原子核の大きさが陸上競技場だとすると、原子核の大きさは硬貨1枚ぐらいらしいんですよ。
じゃー、どうして、あんな狭いところでぎゅーっと、プラス同士がくっついてられるんでしょうか?

電磁気学の基本である、4つのマクスウェル方程式を眺めてみれば、電気および磁気の引力と斥力を説明できます。

しかし、その電磁気学の基本方程式は、電気も磁気も、距離の2乗に反比例した引力および斥力があるという事実に基づいて出来た式なので、結局は「何故」に対する答えになっていません。

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Aベストアンサー

本当は、
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