Elementarladung

Die Elementarladung ist die kleinste frei existierende elektrische Ladung. Der Wert dieser physikalischen Naturkonstanten wird meistens mit e bezeichnet und beträgt gemäß der aktuellen vom NIST publizierten CODATA 2006 ^[1]-Empfehlung

e = 1,602 176 487 (40) × 10^-19 C

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wobei C für die Maßeinheit Coulomb steht.

Positive wie negative Ladungen treten stets als ganzzahlige Vielfache der Elementarladung auf. Ein Elektron hat die Ladung −e. Ein Proton hat die Ladung +e. Die Quarks des Standardmodells besitzen zwar Ladungen von e/3 oder 2e/3, werden aber nur in Kombinationen beobachtet, die insgesamt ein ganzzahliges Vielfaches der Elementarladung haben. In der Welt der Superstringtheorien sind noch weitergehende Unterteilungen der Elementarladung möglich.

Der Wert der Elementarladung ist maßgeblich für die Stärke der Elektromagnetischen Wechselwirkung. Genauer gesagt fließen – neben im SI-System fixen Größen – die Elementarladung und das Plancksche Wirkungsquantum in die Feinstrukturkonstante, die Kopplungskonstante der Elektromagnetischen Wechselwirkung, ein.

Experimentell wurde die Größe der Elementarladung erstmals präzise von dem Physiker Robert Andrews Millikan in dem nach ihm benannten Öltröpfchenversuch bestimmt. Unter anderem für diese Arbeit erhielt Millikan 1923 den Nobelpreis. Moderne Bestimmungen der Feinstrukturkonstanten und damit der Elementarladung bedienen sich z. B. des Quanten-Hall-Effektes. ^[2]

Berechnung der Elementarladung

Die Elementarladung kann unter anderem durch Division der Faraday-Konstante durch die Avogadro-Konstante ermittelt werden. (Siehe auch: Elektrochemie)

Quellen

1. ↑ CODATA Internationally recommended values of the Fundamental Physical Constants 2006
2. ↑ NIST: The fine-structure constant and quantum Hall effect