Внутреннее свойство атомных ядер, влияющее на их ускорение и регистрацию.Заряд — это внутреннее свойство атомных ядер и элементарных частиц, определяющее их взаимодействие с электромагнитными полями. Он измеряется в единицах элементарного заряда e, при этом протоны несут заряд +e, а электроны — -e. Заряд ядра влияет на его ускорение в электрических полях и на его регистрацию в детекторах частиц, поскольку заряженные частицы оставляют следы ионизации или света при прохождении через вещество. Заряд сохраняется во всех физических процессах, что является фундаментальной симметрией природы.
Понятие заряда было формализовано Бенджамином Франклином в XVIII веке, который ввёл положительные и отрицательные заряды. Квантование заряда было продемонстрировано Робертом Милликеном в его опыте с масляными каплями в 1909 году, а современное понимание заряда как калибровочной симметрии было развито в XX веке.
Заряд создаёт электрические и магнитные поля и реагирует на них. В электрическом поле заряженная частица испытывает силу, пропорциональную её заряду, что вызывает ускорение. В магнитном поле движущаяся заряженная частица отклоняется перпендикулярно как к своей скорости, так и к полю; это используется в ускорителях и спектрометрах. Регистрация основана на взаимодействии заряда частицы с материалом детектора: она ионизирует атомы, создавая электронно-дырочные пары или сцинтилляционный свет, которые можно измерить.
Заряд используется практически во всех электронных устройствах, в ускорителях частиц, таких как БАК, и в методах медицинской визуализации, таких как ПЭТ-сканирование, где заряженные частицы регистрируются для реконструкции изображений.
Заряд протона точно равен по величине заряду электрона, но противоположен по знаку; этот баланс является причиной того, что атомы электрически нейтральны, и любое малейшее различие имело бы глубокие последствия для структуры Вселенной.