Sarcina are Caracter Discret

Ca baza pentru intelegerea cat mai corecta a anumitor fecte in fizica si diverse teori prezentam din "Physics" DAVID HALLIDAY si ROBERT RESNICK :

Pe vremea lui Franklin sarcina electrica era considerata ca un fluid continuu, idee ce a fost folositoare pentru multe scopuri. Teoria atomica a materiei a aratat ca fluidele, ca de exemplu apa si aerul nu sunt continue ci, la randul lor sunt formate din atomi. Experienta a aratat ca „fluidul electric” nu este nici el continuu ci este format din multiplii intregi a unei anumite sarcini electrice minime. Aceasta sarcina fundamentala, pe care o notam cu are marimea 1,60210 x 10^-19 C. Orice sarcina electrica q indiferent de modul de producere, poate fi scrisa ca ne unde n este un intreg pozitiv sau negativ.

Cand o marime fizica ca de exemplu sarcina, exista in "porti" discrete si nu in cantitati continue variabile, marimea se zice ca este cuantificata. Cuantificarea este baza fizici moderne. Existenta atomilor si a particulelor de tipul electronului si al protonului indica ca si masa este cuantificata.Mai tarziu studentul va invata ca mai exista inca alte cateva marimi care s-au dovedit a fi cuantificate atunci cand au fost examinate la scara atomica; printre ele sunt energia si momentul cinetic.

Cuanta de sarcina este atat de mica incat caracterul discontinuu al electricitatii nu poate fi sesizat in experientele macroscopice, tot asa cum nu ne dam seama ca aerul pe care-l respiram este format din atomi. Intr-un bec obisnuit de 110V si 100W intra si ies in si din filament intr-o secunda 6 x 10¹⁹ sarcini elementare.

In prezent * nu exista o teorie din care sa rezulte cuantificarea sarcinii (sau cuantificarea masei, adica existenta particulelor fundamentale ca protoni, electroni, pioni etc.). Chiar presupunand cuantificarea, teoria clasica a electromagnetismului si mecanica newtoniana sunt incomplete prin aceea ca ele nu descriu corect comportarea sarcinii si a materiei la scara atomica. Teoria clasica a electromagnetismului, de exemplu, descrie corect ce se petrece cand un magnet in forma de bara este trecut printr-o bucla inchisa din sarma de cupru; dar da gres daca vrem sa explicam proprietatile magnetice ale barei pornind de la atomii din care este formata. Sunt necesare teorii mai amanuntite ale fizicii cuantice pentru a explica aceasta si probleme similare.

* cartea a fost tiparita in 1960