分数电荷是否客观存在？

人们发现电子进而测出电子的电量是从发现阴极射线开始的，大约经历了半个世纪。

19世纪发现稀薄气体放电现象，人们将抽得很“空”的玻璃管的两端装两个电极（两块金属），称为盖斯勒管，将高电压加在盖斯勒管的两端，发现在阳极一边的玻璃管壁上产生神秘的荧光。在玻璃上加一磁场，发荧光的部位产生移动，说明有一种东西射到阳极一边的管壁上因而产生荧光，而这种东西在磁场作用下会发生弯曲。1869年希托夫在两极之间放一个障碍物，放电时在阳极一边的玻璃管壁上呈现障碍物的阴影。当时认为这是由阴极飞出的东西受障碍物阻挡形成的影子，于是就把阴极射出来的东西叫做“阴极射线”。

阴极射线的本质是什么？在物理界引起了一场争论。1897年约翰·汤姆逊提出阴极射线是一种特殊的、高速运动的、带负电的粒子。汤姆逊用强大的电场使阴极射线产生预料中的偏转，证明它是带负电的。另外，他又将磁场和电场同时加在“阴极射线”上，从射线发生弯曲的程度测出带电粒子的荷质比，粒子的带电量与质量之比是一个常数，跟玻璃管内充的气体、电极的材料都无关。可见荷质比是带电粒子本身的属性。这种粒子荷质比的值很大，比当时已知的化学元素电离时的荷质比都要大，几乎是最轻元素氢的荷质比的1840倍。汤姆逊通过实验还知道，这种粒子的带电量等于法拉第电解定律导出的最小电荷的电量，它是电荷的最小值。带电量是最小的，而带电量与质量之比是很大的，这种粒子的质量一定很小，汤姆逊把它定名为“电子”。

实际上汤姆逊已经提出电子电量是电量的最小值，物体的带电量是最小值的整数倍。

1917年美国科学家密立根设计了有名的油滴实验，精确地测定了电子的电量。他将油滴喷入两块平行放置的水平铜板之间，把铜板与电源相接，上面的接正极，下面的接负极，喷入的油滴由于摩擦而带电，假如油滴带负电，它要受到向上的电场力。油滴还受到向下的重力，有的油滴受的电场力与重力正好平衡，测出油滴的质量便可计算出油滴所带的电量。密立根花了3年多时间测量了数千个油滴的电量，这数千个数据杂乱无章，使人眼花，密立根坚信每个油滴的带电量一定是某个最小电量的整数倍，即自然界存在基本电荷，现代公认的基本电荷e＝1.6021892×10－19厍仑。

然而1977年美国斯坦福大学的一个研究小组提出报告，宣称他们把超导铌球悬浮在磁场中，观察到电量为电子电量1/3的分数电荷，由于该实验在基本粒子以至整个物理学领域中十分重要，引起了物理学家们的关注。该组和其它研究组相继做了一些实验以期重复或核实上述的结果。该组在后来的实验中得到了同样的结果，即观察到分数电荷，而其它研究组的实验却都没有观察到分数电荷。

近来美国弗吉尼亚大学的一个研究组，用动力磁浮置法做了寻找分数电荷的实验。他们把直径0.2毫米的钢球浮置在一磁体的磁场中，用光照射钢球并用一光电管放在球的阴影处接收光。当钢球上下运动时，光电管的光电流将发生变化，将此变化的光电流放大后用来控制磁场线圈使球复位，从而把钢球稳定地悬浮在两块平行板电容器的极板之间。用紫外线照射钢球咐近的区域，可使气体电离，从而使钢球带电。电容器极板间的电场作用在带电钢球上产生库仑力，此力的大小和钢球所带的电量成正比。加在电容器上的电压是交变的，它使小球上下运动，因而磁场线圈中就会感生同样频率的交变电流成份，这可由放大器准确地测量出来，这样就能测量到钢球所带电量的大小。

这个研究组一共用了24个钢球，对大部分小球测量过2次。他们的结果是：小球所带的电量，或者说小球上电量的变化，总是一个电子电量的整数倍，因而他们确认并未观测到钢球上有分数电荷。

钢球上找不到分数电荷并不能否定铌球上观测到分数电荷的实验结果，但铌球上找到分数电荷却未能多次重复，因而分数电荷到底有没有仍是一个谜。寻找分数电荷的工作仍在继续中。