電荷保存則
電荷が化学反応から原子核反応、粒子の崩壊や対生成・対消滅に至るまで、現在確認されている全ての反応で保存しており、今までに反例が見つかっていないという経験的事実から導出された法則である。
また、より広義では電磁気学の電荷(電気量)にとどまらず、物理学で扱うチャージ(荷量)一般についても成立つことがネーターの定理によって知られている。(参考: #ゲージ不変性への関連)
とはいえ、電荷保存則はゲージ変換対称性の現れであり、ひいては光子の質量が 0 である根拠となっている(例えば、もし電荷保存則が成立たないことがあれば特殊相対論などの現代物理学は根本的な見直しを迫られる。無論、電荷保存則の確認は技術の進歩に伴い、常に確認が繰り返されている)。
ゆえに、エネルギー保存則などと共に自然界の基本法則であると考えられている。
量子力学では、ゲージ変換は(上記のポテンシャルの変換に加えて)荷電粒子の波動関数の位相をスカラー場 χ {\displaystyle \chi } に比例してずらすことになる。
ψ ′ = e i q χ ψ {\displaystyle \psi '=e^{iq\chi }\psi }
電荷におけるゲージ不変性は非常に重要で電磁場の特性をよく表しており、多くの検証可能性を提供している。電荷保存則の理論的な正当性は、この対称性と結びつくことで強化されている。ゲージ不変性は、例えば、光子は質量を持たないことを要請する。光子の質量がゼロであるという実験的事実は、電荷が保存されていることの強力な証拠にもなる。
しかしゲージ対称性が正確であるとしても、超弦理論で説明されるような隠れた余剰次元に我々が知る3次元空間から電荷が漏れ出す可能性があるなら、電荷は保存されないように見えるかもしれない。
電荷保存則(でんかほぞんそく、英: Charge conservation)とは、孤立系における電荷(電気量)の総量は恒久に変わらないという法則である。電気量保存則ともいう。