Charge conservation
இயற்பியலில், சார்ஜ் பாதுகாப்பு என்பது ஒரு தனிமைப்படுத்தப்பட்ட அமைப்பில் மொத்த மின்சார கட்டணம் ஒருபோதும் மாறாது என்ற கொள்கையாகும். மின்சார கட்டணத்தின் நிகர அளவு, பிரபஞ்சத்தில் நேர்மறை மின்னூட்டத்தின் அளவு கழித்தல் எதிர்மறை மின்னூட்டத்தின் அளவு, எப்போதும் பாதுகாக்கப்படுகிறது. ஒரு இயற்பியல் பாதுகாப்புச் சட்டமாகக் கருதப்படும் மின்னூட்டப் பாதுகாப்பு, எந்த அளவிலான இடத்திலும் மின் கட்டணத்தின் அளவில் ஏற்படும் மாற்றம் என்பது தொகுதிக்குள் பாயும் மின்னூட்டத்தின் அளவைக் கழித்தல் தொகுதிக்கு வெளியே பாயும் மின்னூட்டத்தின் அளவிற்கு சமம் என்பதைக் குறிக்கிறது. சாராம்சத்தில், சார்ஜ் கன்சர்வேஷன் என்பது ஒரு பிராந்தியத்தில் உள்ள சார்ஜ் அளவுக்கும், அந்த பிராந்தியத்திற்கு உள்ளேயும் வெளியேயும் சார்ஜ் ஓட்டத்திற்கும் இடையிலான கணக்கியல் உறவாகும், இது சார்ஜ் அடர்த்தி மற்றும் மின்னோட்ட அடர்த்திக்கு இடையிலான தொடர்ச்சியான சமன்பாட்டால் வழங்கப்படுகிறது. தனிப்பட்ட நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்களை உருவாக்கவோ அழிக்கவோ முடியாது என்று இது அர்த்தப்படுத்துவதில்லை. எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டான்கள் போன்ற துணை அணுத் துகள்களால் மின்சார கட்டணம் செலுத்தப்படுகிறது. சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்கள் அடிப்படை துகள் எதிர்வினைகளில் உருவாக்கப்பட்டு அழிக்கப்படலாம். துகள் இயற்பியலில், சார்ஜ் பாதுகாப்பு என்பது சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள்களை உருவாக்கும் எதிர்வினைகளில், சம எண்ணிக்கையிலான நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை துகள்கள் எப்போதும் உருவாக்கப்படுகின்றன, இது நிகர சார்ஜ் அளவை மாற்றாமல் வைத்திருக்கிறது. இதேபோல், துகள்கள் அழிக்கப்படும்போது, சம எண்ணிக்கையிலான நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை கட்டணங்கள் அழிக்கப்படுகின்றன. இந்த பண்பு விதிவிலக்கு இல்லாமல் இதுவரை அனைத்து அனுபவ அவதானிப்புகளாலும் ஆதரிக்கப்படுகிறது. மின்னூட்டத்தைப் பாதுகாப்பதற்கு பிரபஞ்சத்தில் உள்ள மொத்த மின்னூட்டத்தின் அளவு நிலையானதாக இருக்க வேண்டும் என்றாலும், அது அந்த அளவு என்ன என்ற கேள்வியைத் திறக்கிறது. பெரும்பாலான சான்றுகள் பிரபஞ்சத்தில் நிகர மின்னூட்டம் பூஜ்ஜியமாக இருப்பதைக் குறிக்கின்றன; அதாவது, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறை மின்னூட்டம் சம அளவில் உள்ளன. சார்ஜ் பாதுகாப்பை முதன்முதலில் பிரிட்டிஷ் விஞ்ஞானி வில்லியம் வாட்சன் 1746 ஆம் ஆண்டிலும், அமெரிக்க அரசியல்வாதியும் விஞ்ஞானியுமான பெஞ்சமின் ஃபிராங்க்ளின் 1747 ஆம் ஆண்டிலும் முன்மொழிந்தனர், இருப்பினும் முதல் நம்பத்தகுந்த ஆதாரத்தை 1843 ஆம் ஆண்டில் மைக்கேல் ஃபாரடே வழங்கினார். கணித ரீதியாக சட்டத்தின் முறையான அறிக்கை, சார்ஜ் பாதுகாப்பின் சட்டத்தை ஒரு தொடர்ச்சியான சமன்பாடாக நாம் குறிப்பிடலாம்ஃ ஒரு நேரத்தில் ஒரு குறிப்பிட்ட அளவில் மின்சார சார்ஜ் குவிப்பு விகிதம், தொகுதிக்குள் பாயும் சார்ஜ் அளவு மற்றும் தொகுதிக்கு வெளியே பாயும் சார்ஜ் அளவு; இரண்டு தொகைகளும் நேரத்தின் பொதுவான செயல்பாடுகளாகக் கருதப்படுகின்றன. இரண்டு நேர மதிப்புகளுக்கு இடையிலான ஒருங்கிணைந்த தொடர்ச்சியான சமன்பாடு பின்வருமாறுஃ ஆரம்ப நிபந்தனை நேரத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் பொதுவான தீர்வு பெறப்படுகிறது, இது ஒருங்கிணைந்த சமன்பாட்டிற்கு வழிவகுக்கிறதுஃ இந்த நிபந்தனை கட்டுப்பாட்டு அளவில் சார்ஜ் அளவு மாற்றம் இல்லாததற்கு ஒத்திருக்கிறதுஃ அமைப்பு ஒரு நிலையான நிலையை எட்டியுள்ளது. மேற்கண்ட நிபந்தனையிலிருந்து, பின்வருபவை உண்மையாக இருக்க வேண்டும்ஃ எனவே, காலப்போக்கில் அவை சமமாக (நிலையானதாக இருக்க வேண்டிய அவசியமில்லை), பின்னர் கட்டுப்பாட்டு தொகுதிக்குள் உள்ள ஒட்டுமொத்த கட்டணம் மாறாது. இந்த விலக்கு தொடர்ச்சியான சமன்பாட்டிலிருந்து நேரடியாகப் பெறப்படலாம், ஏனெனில் நிலையான நிலையில் உள்ளது மற்றும் குறிக்கிறது. மின்காந்த புலம் கோட்பாட்டில், மின்னூட்டம் அடர்த்தி (ஒரு கன மீட்டருக்கு கூலம்ப்களில்) மற்றும் மின்சார மின்னோட்ட அடர்த்தி (ஒரு சதுர மீட்டருக்கு ஆம்பியர்களில்) ஆகியவற்றின் அடிப்படையில் சட்டத்தை வெளிப்படுத்த திசையன் கால்குலஸைப் பயன்படுத்தலாம். இது சார்ஜ் அடர்த்தி தொடர்ச்சி சமன்பாடு என்று அழைக்கப்படுகிறது இடதுபுறத்தில் உள்ள சொல் ஒரு புள்ளியில் சார்ஜ் அடர்த்தியின் மாற்ற விகிதமாகும். வலதுபுறத்தில் உள்ள சொல் அதே கட்டத்தில் மின்னோட்ட அடர்த்தியின் வேறுபாடு ஆகும். சமன்பாடு இந்த இரண்டு காரணிகளையும் சமன் செய்கிறது, இது ஒரு கட்டத்தில் சார்ஜ் அடர்த்தி மாறுவதற்கான ஒரே வழி மின்னோட்டம் புள்ளிக்குள் அல்லது வெளியே பாய்வது என்று கூறுகிறது. இந்த கூற்று நான்கு மின்னோட்டத்தின் பாதுகாப்புக்கு சமம். கணித வழித்தோன்றல் ஒரு தொகுதிக்குள் நிகர மின்னோட்டம் என்பது வெளிப்புற-சுட்டிக்காட்டும் இயல்புகளால் நோக்குடைய எல்லையாகும், மேலும் இது எல்லையின் வெளிப்புற சுட்டிக்காட்டும் இயல்பான சுருக்கெழுத்தாகும். இங்கே {{math|J}} என்பது அளவின் மேற்பரப்பில் மின்னோட்ட அடர்த்தி (ஒரு யூனிட் பகுதிக்கு ஒரு யூனிட் நேரத்திற்கு சார்ஜ்) ஆகும். திசையன் மின்னோட்டத்தின் திசையில் சுட்டிக்காட்டுகிறது. டைவர்ஜென்ஸ் தேற்றத்திலிருந்து இதை எழுதலாம் சார்ஜ் கன்சர்வேஷன் ஒரு தொகுதிக்குள் நிகர மின்னோட்டம் தொகுதிக்குள் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட நிகர மாற்றத்திற்கு சமமாக இருக்க வேண்டும். தொகுதி V இல் உள்ள மொத்த சார்ஜ் q என்பது V "இல் உள்ள சார்ஜ் அடர்த்தியின் ஒருங்கிணைந்த (கூட்டுத்தொகை) ஆகும், எனவே, லீப்னிஸ் ஒருங்கிணைந்த விதி சமன்பாடு () மற்றும் () கொடுக்கிறது ஒவ்வொரு தொகுதிக்கும் இது உண்மை என்பதால், நாம் பொதுவாக இன்வேரியன்ஸை அளவிடுவதற்கான இணைப்பைக் கொண்டிருப்பதால் சார்ஜ் பாதுகாப்பை நோய்தரின் தேற்றத்தின் மூலம் சமச்சீரின் விளைவாகவும் புரிந்து கொள்ளலாம், இது கோட்பாட்டு இயற்பியலில் ஒரு மைய விளைவாகும், இது ஒவ்வொரு பாதுகாப்புச் சட்டமும் அடிப்படை இயற்பியலின் சமச்சீருடன் தொடர்புடையது என்று வலியுறுத்துகிறது. மின்னூட்டம் பாதுகாப்புடன் தொடர்புடைய சமச்சீர் என்பது மின்காந்த புலத்தின் உலகளாவிய கேஜ் மாறுபாடு ஆகும். மின்காந்த ஆற்றலின் பூஜ்ஜிய புள்ளியைக் குறிக்கும் மதிப்பின் வெவ்வேறு தேர்வுகளால் மின்சார மற்றும் காந்தப்புலங்கள் மாற்றப்படுவதில்லை என்ற உண்மையுடன் இது தொடர்புடையது. இருப்பினும் முழு சமச்சீர் மிகவும் சிக்கலானது, மேலும் திசையன் ஆற்றலையும் உள்ளடக்கியது. அளவிடுதல் மற்றும் திசையன் ஆற்றல் ஒரு தன்னிச்சையான அளவிடுதல் புலத்தின் சாய்வால் மாற்றப்படும்போது ஒரு மின்காந்த புலத்தின் இயற்பியல் மாறாமல் இருக்கும் என்று அளவீட்டு மாறுபாட்டின் முழு அறிக்கை கூறுகிறதுஃ குவாண்டம் இயக்கவியலில் அளவிடுதல் புலம் சார்ஜ் செய்யப்பட்ட துகள் அலை செயல்பாட்டில் ஒரு கட்ட மாற்றத்திற்கு சமம்ஃ எனவே அளவீட்டு மாறுபாடு என்பது ஒரு அலை செயல்பாட்டின் கட்டத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் கவனிக்க முடியாதவை என்ற நன்கு அறியப்பட்ட உண்மைக்கு சமம், மேலும் அலை செயல்பாட்டின் அளவில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் மட்டுமே நிகழ்தகவு செயல்பாட்டில் ஏற்படும் மாற்றங்களை விளைவிக்கின்றன. இது சார்ஜ் பாதுகாப்பின் இறுதி கோட்பாட்டு தோற்றம் ஆகும். கேஜ் இன்வேரியன்ஸ் என்பது மின்காந்த புலத்தின் மிக முக்கியமான, நன்கு நிறுவப்பட்ட பண்பு மற்றும் பல சோதனையான விளைவுகளைக் கொண்டுள்ளது. இந்த சமச்சீருடன் இணைக்கப்படுவதன் மூலம் சார்ஜ் பாதுகாப்புக்கான தத்துவார்த்த நியாயப்படுத்தல் பெரிதும் வலுப்படுத்தப்படுகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, கேஜ் மாறுபாட்டிற்கு ஃபோட்டான் வெகுஜனமற்றதாக இருக்க வேண்டும், எனவே ஃபோட்டான் பூஜ்ஜிய வெகுஜனத்தைக் கொண்டுள்ளது என்பதற்கான நல்ல சோதனை சான்றுகளும் சார்ஜ் பாதுகாக்கப்படுகிறது என்பதற்கான வலுவான சான்றாகும். கேஜ் சமச்சீர் துல்லியமாக இருந்தாலும், நமது சாதாரண முப்பரிமாண இடத்திலிருந்து மறைக்கப்பட்ட கூடுதல் பரிமாணங்களுக்கு சார்ஜ் கசிந்தால் வெளிப்படையான மின்சார சார்ஜ் பாதுகாப்பற்றதாக இருக்கலாம். சோதனை சான்றுகள் எளிய வாதங்கள் சில வகையான சார்ஜ் பாதுகாக்கப்படாததை நிராகரிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக, நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறைத் துகள்களில் அடிப்படை மின்னூட்டத்தின் அளவு சமத்திற்கு மிகவும் நெருக்கமாக இருக்க வேண்டும், புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் விஷயத்தில் 10−21 என்ற காரணிக்கு மேல் வேறுபடக்கூடாது. சாதாரணப் பொருளில் சம எண்ணிக்கையிலான நேர்மறை மற்றும் எதிர்மறைத் துகள்கள், புரோட்டான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான்கள் அதிக அளவில் உள்ளன. எலக்ட்ரான் மற்றும் புரோட்டான் மீதான அடிப்படை மின்னூட்டம் சற்று வித்தியாசமாக இருந்தால், அனைத்து பொருட்களும் ஒரு பெரிய மின்சார கட்டணத்தைக் கொண்டிருக்கும் மற்றும் பரஸ்பர விரட்டலாக இருக்கும். மின்சார கட்டணம் எப்போதும் பாதுகாக்கப்படாவிட்டால் அனுமதிக்கப்படும் துகள் சிதைவுகளுக்கான தேடல்கள் மின்சார கட்டணம் பாதுகாப்பின் சிறந்த சோதனை சோதனைகளாகும். இதுபோன்ற சீரழிவுகள் இதற்கு முன்பு காணப்படவில்லை. நியூட்ரினோ மற்றும் ஒற்றை ஃபோட்டானாக சிதைந்து வரும் ஒரு எலக்ட்ரானில் இருந்து ஆற்றல்மிக்க ஃபோட்டானுக்கான தேடல்களில் இருந்து சிறந்த சோதனை சோதனை வருகிறதுஃ ஆனால் கட்டணம் பாதுகாக்கப்படாவிட்டாலும் அத்தகைய ஒற்றை-ஃபோட்டான் சிதைவுகள் ஒருபோதும் ஏற்படாது என்று கோட்பாட்டு வாதங்கள் உள்ளன. சார்ஜ் காணாமல் போகும் சோதனைகள் ஆற்றல்மிக்க ஃபோட்டான்கள் இல்லாத சிதைவுகளுக்கு உணர்திறன் கொண்டவை, எலக்ட்ரான் தன்னிச்சையாக ஒரு பாசிட்ரானாக மாறுவது போன்ற பிற அசாதாரண சார்ஜ் மீறல் செயல்முறைகள் மற்றும் பிற பரிமாணங்களுக்கு நகரும் மின்சார கட்டணம். மின்னூட்டம் காணாமல் போவதற்கான சிறந்த சோதனை வரம்புகள் பின்வருமாறுஃ கேபாசிட்டன்ஸ் சார்ஜ் இன்வேரியன்ஸ் கன்சர்வேஷன் சட்டங்கள் மற்றும் சமச்சீர் அறிமுக அளவீட்டுக் கோட்பாட்டைப் பார்க்கவும்-கேஜ் இன்வேரியன்ஸ் மற்றும் சார்ஜ் கன்சர்வேஷன் கிர்ச்சோஃப்பின் சர்க்யூட் சட்டங்கள் பற்றிய கூடுதல் விவாதத்தை உள்ளடக்கியது-மின்சார சுற்றுகளுக்கு சார்ஜ் பாதுகாப்பைப் பயன்படுத்துதல் மேக்ஸ்வெல்லின் சமன்பாடுகள் ரிலேட்டிவ் சார்ஜ் அடர்த்தி ஃபிராங்க்ளினின் நிலைமின்னியல் இயந்திரம் குறிப்புகள் மேலும் வாசிப்பு மின்காந்த பாதுகாப்பு சட்டங்கள்