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点粒子、理想粒子[ 1 ]、または点状粒子（または点状粒子）は、物理学で用いられる理想化です。その定義的特徴は、空間的な広がりが無視できること[ 2 ]、または自身の回転が関係ない物体であること[ 3 ]です。点粒子は、特定の文脈においてその大きさ、形状、構造が関係ない場合、あらゆる物体の適切な表現です。たとえば、十分に遠くから見ると、有限サイズの物体は点状の物体のように見え、そのように振る舞います。点質量と点電荷は、その2つの一般的な例です。点粒子が質量や電荷などの加算的な性質を持つ場合、数学的にはディラックのデルタ関数で表されることがよくあります。古典力学では、通常、点粒子の「中心」周りの回転の概念はありません。
量子力学において、点粒子の概念はハイゼンベルクの不確定性原理によって複雑化される。なぜなら、内部構造が不明な素粒子でさえ、ゼロではない体積を占めるからである。しかしながら、内部構造が不明な電子やクォークなどの素粒子と、内部構造がクォークで構成されている陽子や中性子などの複合粒子との間には区別がある。素粒子は、内部構造が不明であることから「点粒子」と呼ばれることもあるが、これはここで議論されている意味とは異なる。
点質量（点状質量）とは、例えば古典物理学において、質量がゼロではないが、体積や線形寸法が無限小（無限に小さい）である（あるいはそのように考えられている、またはモデル化されている）物理的対象（典型的には物質）の概念である。重力理論では、拡張された物体は、すぐ近くであっても点状質量のように振る舞うことがある。例えば、ニュートン重力によって相互作用が記述される3次元空間で相互作用する球状物体は、互いに接触しない限り、その物質すべてが重心に集中しているかのように振る舞う。[ 4 ]実際、これは逆二乗法則によって記述されるすべての場に当てはまる。[ 5 ] [ 6 ]
電磁気学では、点電荷は、ゼロでない電荷を持つ点粒子です。 [ 7 ]また、有効直径が他の帯電物体までの距離よりもはるかに小さい帯電体または電荷キャリアとして定義することもできます。 [ 8 ]静電気学の基本方程式クーロンの法則であり、これは2つの点電荷間の電気力を記述します。別の結果であるアーンショーの定理は、点電荷の集合は電荷の静電相互作用だけでは平衡電場は、点電荷からの距離がゼロに近づくにつれて無限大に増加し、この極限ではモデルがもはや正確ではないことを示しています。
量子力学では、素粒子（「点粒子」とも呼ばれる）と複合粒子が区別されます。電子、クォーク、光子などの素粒子は、内部構造が不明な粒子です。一方、陽子や中性子などの複合粒子は、内部構造を持っています。しかし、ハイゼンベルクの不確定性原理により、素粒子も複合粒子も空間的に局在しません。粒子の波動パケットは常にゼロでない体積を占めます。例えば、原子軌道を参照してください。電子は素粒子ですが、その量子状態は三次元パターンを形成します。
しかしながら、素粒子がしばしば点粒子と呼ばれるのには、それなりの理由がある。素粒子が非局在化した波動パケットを持つ場合でも、その波動パケットは、粒子が正確に局在化した量子状態の量子重ね合わせとして表すことができる。さらに、粒子の相互作用は、局在化した個々の状態の相互作用の重ね合わせとして表すことができる。これは、正確に局在化した量子状態の重ね合わせとして表すことのできない複合粒子には当てはまらない。物理学者が粒子の本質的な「大きさ」について議論できるのは、まさにこの意味においてである。つまり、粒子の内部構造の大きさであって、波動パケットの大きさではない。
例えば、電子の場合、実験的証拠によれば、電子の大きさは10 −18 m。[ 9 ] （これは、名前とは裏腹に電子の実際の大きさとは無関係な古典的な電子半径と混同してはならない。）
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