Номер 2, страница 39 - гдз по физике 8 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 2. Электрические явления. Самостоятельные работы. СР-30. Делимость электрического заряда. Электрон. Вариант 2 - номер 2, страница 39.

Условие.

2. Можно ли разделить заряд электрона?

Решение.

Решение

С точки зрения Стандартной модели физики элементарных частиц, электрон является фундаментальной, то есть неделимой, частицей. Его заряд является отрицательным и по своей абсолютной величине равен элементарному электрическому заряду $e \approx 1.602 \times 10^{-19}$ Кл. Этот заряд, $\text{e}$, считается наименьшим возможным квантом (порцией) заряда, который может существовать у свободной частицы. Таким образом, в обычном смысле разделить электрон или его заряд на более мелкие, свободно существующие части невозможно.

Свойство, заключающееся в том, что любой наблюдаемый в свободном состоянии электрический заряд всегда кратен (является целым произведением) элементарному заряду $\text{e}$, называется квантованием электрического заряда.

Однако теория элементарных частиц включает в себя и другие фундаментальные частицы — кварки, которые обладают дробным электрическим зарядом. Кварки являются составными частями адронов, таких как протоны и нейтроны. Существует шесть типов (ароматов) кварков, и их заряды равны либо $+ \frac{2}{3}e$, либо $- \frac{1}{3}e$. Например, протон состоит из двух верхних (up) кварков и одного нижнего (down) кварка (конфигурация uud), и его суммарный заряд равен $q_p = (+\frac{2}{3}e) + (+\frac{2}{3}e) + (-\frac{1}{3}e) = +e$. Нейтрон состоит из одного верхнего кварка и двух нижних кварков (конфигурация udd), и его суммарный заряд равен $q_n = (+\frac{2}{3}e) + (-\frac{1}{3}e) + (-\frac{1}{3}e) = 0$.

Несмотря на существование частиц с дробным зарядом, они не наблюдаются в свободном состоянии. Это связано с явлением, которое называется конфайнмент (или удержание цвета). Кварки могут существовать только в связанных состояниях (внутри адронов), где суммарный заряд всегда кратен элементарному заряду $\text{e}$. Поэтому, хотя заряд и существует в дробных порциях внутри протонов и нейтронов, изолировать "часть" заряда электрона и получить свободно существующую частицу с дробным зарядом невозможно.

Ответ: Заряд электрона, как заряд свободно существующей частицы, разделить нельзя. Он является фундаментальной и неделимой величиной (квантом) электрического заряда. При этом в природе существуют частицы — кварки — с дробными зарядами (например, $-\frac{1}{3}e$ и $+\frac{2}{3}e$), но они не могут быть выделены в свободном состоянии.