Elektron ve protonun elektrik yükü miktarının eşit olduğunun belirlendiği böyle bir deney var mıdır?

Elektrik yükü veya elektriksel yük, bir maddenin elektrik yüklü diğer bir maddeyle yakınlaştığı zaman meydana gelen kuvvetten etkilenmesine sebep olan fiziksel özelliktir. Pozitif ve Negatif olmak üzere iki tür elektriksel yük vardır. Pozitif yüklü maddeler, diğer pozitif yüklü maddeler tarafından itilirken, negatif yüklü olanlar tarafından çekilir; negatif yüklü maddeler de negatif yüklüler tarafından itilir ve pozitif olanlar tarafından çekilir. Bir cisimde negatif yükler pozitif yüklere dominantsa, negatif yüklüdür; tersi durumdaysa pozitif yüklüdür; dominantlık söz konusu değilse yüksüzdür. Uluslararası Birim Sistemi (SI) elektrik yükünü coulomb (C) olarak adlandırırken, elektrik mühendisliğinde amper-saat (Ah) olarak ve kimyada da elemanter yük (e) olarak adlandırmak mümkündür. Q sembolü genellikle yükü ifade etmek için kullanılır. Yüklü cisimlerin birbirleriyle nasıl iletişimde olduklarını anlatan çalışma klasik elektromanyetizmadır ve kuantum mekaniğinin göz ardı edilebildiği ölçüde doğrudur.

Elektriksel yük, elektromanyetik ilişkilerini düzenleyen bazı atomaltı parçacıkların temel korunan özelliğidir. Elektrik yüklü maddeler hem elektromanyetik alanlardan etkilenirler, hem de elektromanyetik alan yaratırlar. Hareket eden bir yük ve elektromanyetik alan arasındaki ilişki elektromanyetik kuvvetin kaynağıdır ve bu güç 4 temel kuvvetten biridir. (Bir diğeri; manyetik alan).

20. yüzyılda yapılan deneyler, elektriksel yükün nicelendirildiğini göstermiştir, bu, temel yük diye adlandırılan her bir küçük parçanın çoklu katsayılarına ulaşmaktır. Temel yük, e, yaklaşık olarak 1.602×10^−19 coulomb'a eşittir. (kuark diye adlandırılmış, tam katsayısı e/3 ile yüklenen parçacıklar hariç). Proton e yüküne sahiptir, elektronlar ise –e yüküne sahiptir. Yüklü parçacıklarla yapılan çalışmalar ve onların fotonlar tarafından düzenlenen ilişkileri kuantum elektrodinamiğidir.

Yük, bir maddenin diğer maddeyle elektrostatik itme ya da çekme meydana gelmesi durumunda ortaya çıkan temel özelliktir. Elektriksel yük, birçok atomaltı parçacığının karakteristik bir özelliğidir. Serbest parçacıkların yükleri, temel yüklerin (e) tam katlarıdır, ve daha önce de söylendiği gibi, elektriksel yük nicelendirimiştir. Michael Faraday, yaptığı elektroliz deneyleriyle elektriksel yükün kesin olduğunu gösteren ilk kişidir. Robert Millikan’ın yağ damlası deneyi bu gerçeği direkt olarak göstermiş, ve temel yükü ölçmüştür.

Sonuçlara göre, elektronun yükü -1, protonun ise +1 dir. Aynı yüke sahip parçacıklar birbirini iterken, zıt yüke sahipler birbirini çeker. Coulomb’un kuralı iki parçacık arasında elektrostatik kuvvetin, parçaların sahip olduğu kuvvet ve aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılı olduğunu göstermiştir. Karşıt parçacığın yükü, benzer parçacığınkine eşit, ama karşı işarettedir. Kuarklar −1⁄3 ya da +2⁄3 gibi kısmi bir yüke sahipken, serbest kuarkların yükü şimdiye dek gözlemlenememiştir (bu teorik gerçeğin sebebi asimptotik serbestliktir.)

Makroskobik bir nesnenin yükü, nesneyi meydana getiren parçacıkların elektriksel yükünün toplamıdır. Bu yük genellikle azdır, çünkü madde atomlardan meydana gelir ve atomlar genelde eşit miktarda proton ve elektronlara sahiptir, bu durumda da yükleri sıfırlanır, ve atomu nötr hale gelir.

İyon; bir ya da birkaç elektron kaybedip, tek bir pozitif yük (katyon) almış, veya bir ya da birkaç elektron kazanıp, tek bir negatif yük (anyon) almış bir atomdur (atom grubudur). Bir atomlu iyonlar tek atomlardan oluşurken, çok atomlu iyonlar bir ya da birkaç atomun birbirine bağlanması ile oluşur. Her iki durumda da, iyonun pozitif veya negatif bir yük kazancı söz konusudur. Makroskobik nesnelerin oluşum sürecinde, genellikle atom bileşenleri ve iyonlar öyle bir biçimde birleşir ki, elektrik olarak nötr atomlara bağımlı, nötr iyonik bileşimler oluştururlar. Bu yüzden makroskobik nesneler genel olarak nötr olmaya meyillidirler ancak nadiren tam olarak nötr olabilirler.

Makroskobik nesnelerin materyaller tarafından dağıtılan, sıkı sıkıya yerine bağlı, nesneye tam negatif ya da pozitif yük veren iyonlar içerdiği zamanlar vardır. Bunun yanı sıra, makroskobik nesneler iletken elementlerden oluşur, hemen hemen elektronları kolaylıkla (elemente bağlı olarak) alıp verebilirler, ve belirsiz bir şekilde tam negatif ya da pozitif yük oluştururlar. Tam elektrik yüklü bir nesne sıfırdan farklı ve hareketsizse, bu olay statik elektrik olarak bilinir. Bu durum, amber ve kürk ya da cam ve ipek gibi iki farklı nesneyi birbirine sürterek kolaylıkla oluşturulabilir. Böylelikle, iletken olmayan nesneler negatif ya da pozitif olarak önemli ölçüde yüklenebilirler. Bir nesneden alınan yük, aynı boyutta karşıt bir yükü arkasında bırakarak diğer nesneye taşınır. Yük korunumu kanunu daima uygulanabilir, bir nesneye, negatif bir yük, aynı boyutta pozitif bir yük alarak verilir. Bu, tam tersi durumlar için de geçerlidir.

Bir nesnenin net yükü sıfır olsa da, yük düzensiz bir nesneden de dağıtılabilir. (örneğin dış elektromanyetik alan veya polar bağlı moleküller). Bu gibi durumlarda, nesne polarize edilmiştir. Kutuplaşma yüzünden oluşan yük bağlı yük olarak bilinir; nesnenin dışarısından kazanılan ya da kaybedilen elektronlar tarafından oluşturulan yük ise serbest yük olarak adlandırılır. İletken metallerdeki elektronların belirli bir yöne doğru hareketi elektrik akımı olarak bilinir.^[1]