電荷守恆定律

在物理學裏 ， 電荷守恆定律 （ law of charge conservation ） 是一種關於電荷的守恆定律 。 電荷守恆定律有兩種版本 ， 「 弱版電荷守恆定律 」 （ 又稱爲 「 全域電荷守恆定律 」 ） 與 「 強版電荷守恆定律 」 （ 又稱爲 「 局域電荷守恆定律 」 ） 。 弱版電荷守恆定律表明 ， 整個宇宙的總電荷量保持不變 ， 不會隨著時間的演進而改變 。 注意到這定律並沒有禁止 ， 在宇宙這端的某電荷突然不見 ， 而在宇宙那端突然出現 。 強版電荷守恆定律明確地禁止這種可能 。 強版電荷守恆定律表明 ， 在任意空間區域內電荷量的變化 ， 等於流入這區域的電荷量減去流出這區域的電荷量 。 對於在區域內部的電荷與流入流出這區域的電荷 ， 這些電荷的會計關係就是電荷守恆 。 定量描述 ， 這強版定律的方程式乃是一種連續方程式 ： ； 其中 ， 是在時間某設定體積內的電荷量 ， 、 是在時間間隔內分別流入與流出這設定體積的電荷量 。 上述兩種守恆定律建立於一個基礎原則 ， 即電荷不能獨自生成與湮滅 。 假設帶正電粒子接觸到帶負電粒子 ， 兩個粒子帶有電量相同 ， 則因爲這接觸動作 ， 兩個粒子會變爲中性 ， 這物理行爲是合理與被允許的 。 一箇中子 ， 也可以因𝛃衰變 ， 生成帶正電的質子 、 帶負電的電子與中性的反微中子 。 但是 ， 任何粒子 ， 不可能獨自地改變電荷量 。 物理學明確地禁止這種物理行爲 。 更仔細地說 ， 像電子 、 質子一類的亞原子粒子會帶有電荷 ， 而這些亞原子粒子可以被生成或湮滅 。 在粒子物理學裏 ， 電荷守恆意味著 ， 在那些生成帶電粒子的基本粒子反應裏 ， 雖然會有帶正電粒子或帶負電粒子生成 ， 在反應前與反應後 ， 總電荷量不會改變 ； 同樣地 ， 在那些湮滅帶電粒子的基本粒子反應裏 ， 雖然會有帶正電粒子或帶負電粒子湮滅 ， 在反應前與反應後 ， 總電荷量絕不會改變 ； 雖然全域電荷守恆定律要求宇宙的總電荷量保持不變 ， 到底總電荷量是多少仍舊是有待研究問題 。 大多數跡象顯示宇宙的電荷量爲零 ， 即正電荷量與負電荷量相同 。