Alkeisvaraus

Alkeisvaraus (e^[1] tai q) on luonnonvakio, joka vastaa yksittäisen protonin varausta. Alkeisvakion avulla ilmoitettuna yksittäisen elektronin varaus on −e. Alkeisvarauksen arvo SI-yksiköissä on

e = 1,602 176 634·10^-19 C.

Tämä arvo on tarkka, koska kahdeskymmeneskuudes yleinen paino- ja mittakonferenssi päätti marraskuussa 2018 määritellä ampeerin uudelleen kiinnittämällä alkeisvarauksen tähän arvoon. Uusi määritelmä astui voimaan 20. toukokuuta 2019.^[1][2]

Kaikkien itsenäisinä havaittujen hiukkasten sähkövaraukset ovat alkeisvarauksen suuruisia tai sen kokonaisia monikertoja. Esimerkiksi protonilla ja positronilla on yhden alkeisvarauksen suuruinen sähkövaraus. Elektronilla ja antiprotonilla on alkeisvarauksen vastaluvun suuruinen sähkövaraus. Atomifysiikassa alkeisvarausta käytetään yleisesti varauksen yksikkönä, ja tällöin kaikki havaitut sähkövaraukset ovat siis kokonaislukuja.

Kvarkkien ja antikvarkkien sähkövaraukset ovat alkeisvarauksen kolmasosia. Niitä ei kuitenkaan ole havaittu tavanomaisissa olosuhteissa vapaina, vaan ainoastaan sitoutuneina hadroneiksi, joiden varaus alkeisvarausyksikköinä on kokonaisluku.

Ensimmäisenä alkeisvarauksen suuruuden sai kohtalaisella tarkkuudella mitatuksi Robert Millikan vuosina 1909 suihkuttamalla öljypisaroita sähkökenttään. Koejärjestely tunnetaan Millikanin kokeena. Siinä voitiin hyvinkin pienet sähkövaraukset mitata ja todeta niiden aina olevan tietyn vakion, alkeisvarauksen monikertoja.

Monissa kemian teorioissa alkeisvaraus jaetaan matemaattisesti osikseen, sillä näiden niin sanottujen osittaisvarausten käyttö helpottaa useita, muun muassa sähkökemian, laskutoimituksia.

1. ↑ ^{a b} Suomen Standardisoimisliitto: SI-opas : 2019 : kansainvälinen suure- ja yksikköjärjestelmä = international system of quantities and units, s. 60. Suomen Standardisoimisliitto SFS ry, 2019. ISBN 978-952-242-411-2 Teoksen lataussivu.
2. ↑ 26th CGPM (2018) – Resolutions adopted 13.–16. marraskuuta 2018. Bureau International des Poids et Mesures. Viitattu 21. toukokuuta 2019. (englanniksi, ranskaksi)