Номер 3, страница 365 - гдз по физике 10 класс учебник Касьянов

Электростатика. 14. Силы электромагнитного взаимодействия неподвижных зарядов. Параграф 77. Электрический заряд. Квантование заряда - номер 3, страница 365.

Условие.

3. Какой минимальный заряд известен в настоящее время?

Решение.

В настоящее время минимальным известным электрическим зарядом считается дробный заряд, который несут фундаментальные частицы, называемые кварками.

Долгое время считалось, что наименьшая возможная "порция" электрического заряда — это элементарный заряд $e$, равный по модулю заряду электрона. Его величина составляет приблизительно $e \approx 1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Все известные свободно существующие частицы имеют заряд, кратный этому значению (например, протон имеет заряд $+e$, а электрон $-e$).

Однако, согласно Стандартной модели физики элементарных частиц, протоны и нейтроны не являются элементарными, а состоят из кварков. Кварки обладают дробным электрическим зарядом. Например, так называемые d-кварк (нижний), s-кварк (странный) и b-кварк (прелестный) имеют заряд, равный $- \frac{1}{3}e$, а u-кварк (верхний), c-кварк (очарованный) и t-кварк (истинный) имеют заряд $+ \frac{2}{3}e$.

Таким образом, минимальный по модулю заряд, известный в настоящее время, составляет одну треть от элементарного заряда: $|q_{min}| = \frac{1}{3}e$. В кулонах это значение равно:$|q_{min}| = \frac{1}{3} \times 1.602 \times 10^{-19} \text{ Кл} \approx 0.534 \times 10^{-19} \text{ Кл}$.

Важно отметить, что из-за явления, называемого конфайнментом (удержанием), кварки не могут существовать в свободном состоянии, а наблюдаются только в составе адронов (например, протонов и нейтронов). Тем не менее, их существование и дробный заряд надежно подтверждены косвенными экспериментами.

Ответ: Минимальный известный на сегодняшний день электрический заряд — это заряд кварка, по модулю равный одной трети элементарного заряда, $|q| = \frac{1}{3}e \approx 0.534 \times 10^{-19}$ Кл.