Електронът е елементарна частица, което е едно от основните звена в структурата на материята. Зарядът на електрона е отрицателен. Най-точните измервания са направени в началото на ХХ век от Миликан и Йофе.

Зарядът на електрона е равен на минус 1,602176487 (40)*10 -1 9 C.

Чрез тази стойност се измерва електрическият заряд на други най-малки частици.

Общо понятие за електрон

Физиката на елементарните частици казва, че електронът е неделим и няма структура. Той участва в електромагнитни и гравитационни процеси и принадлежи към групата на лептоните, точно както неговата античастица, позитронът. Сред другите лептони има най-малко тегло. Ако електрони и позитрони се сблъскат, това води до тяхното унищожаване. Такава двойка може да възникне от гама квант от частици.

Преди да бъдат измерени неутрино, електронът се смяташе за най-леката частица. В квантовата механика се класифицира като фермион. Електронът има и магнитен момент. Ако в него е включен и позитрон, тогава позитронът се разделя като положително заредена частица, а електронът се нарича негатрон, като частица с отрицателен заряд.

«>

Избрани свойства на електроните

Електроните се класифицират като първото поколение лептони, със свойствата на частици и вълни. Всеки от тях е надарен с квантово състояние, което се определя чрез измерване на енергия, ориентация на въртене и други параметри. Принадлежността му към фермионите се разкрива чрез невъзможността да има два електрона в едно и също квантово състояние по едно и също време (според принципа на Паули).

Изследва се по същия начин като квазичастица в периодичен кристален потенциал, чиято ефективна маса може да се различава значително от масата в покой.

Чрез движението на електроните възниква електрически ток, магнетизъм и термо ЕМП. Зарядът на електрон в движение образува магнитно поле. Външно магнитно поле обаче отклонява частицата от правата посока. Когато се ускори, електронът придобива способността да абсорбира или излъчва енергия като фотон. Неговото множество се състои от електронни атомни обвивки, чийто брой и позиция определят химични свойства.

Атомната маса се състои главно от ядрени протони и неутрони, докато масата на електроните съставлява около 0,06% от общата атомно тегло. Електрическа енергияСилата на Кулон е една от основните сили, способни да задържат електрон близо до ядрото. Но когато молекулите се създават от атоми и възникват химични връзки, електроните се преразпределят в новообразуваното пространство.

Нуклоните и адроните участват в появата на електрони. Изотопи с радиоактивни свойстваспособни да излъчват електрони. В лабораториите тези частици могат да бъдат изследвани с помощта на специални инструменти и например телескопите могат да открият радиация от тях в плазмени облаци.

Отваряне

Електронът е открит от немски физици през деветнадесети век, докато изучават катодните свойства на лъчите. Тогава други учени започнаха да го изучават по-подробно, издигайки го до ранга на отделна частица. Изследвани са радиация и други свързани с нея физични явления.

Например екипът, ръководен от Томсън, оцени заряда на електрона и масата на катодния лъч, чиято връзка, както установиха, не зависи от материалния източник.
И Бекерел установи, че минералите излъчват сами радиация и техните бета лъчи могат да бъдат отклонени от излагане електрическо поле, а масата и зарядът запазват същото съотношение като катодните лъчи.

Атомна теория

Според тази теория атомът се състои от ядро ​​и електрони около него, подредени в облак. Те се намират в определени квантувани енергийни състояния, чиято промяна е придружена от процеса на поглъщане или излъчване на фотони.

Квантова механика

В началото на ХХ век е формулирана хипотеза, според която материалните частици притежават свойствата както на самите частици, така и на вълните. Светлината може да се появи и под формата на вълна (нарича се вълна на де Бройл) и частици (фотони).

В резултат на това беше формулирано известното уравнение на Шрьодингер, което описва разпространението на електронните вълни. Този подход беше наречен квантова механика. Използван е за изчисляване на електронните състояния на енергия във водородния атом.

Фундаментални и квантови свойства на електрона

Частицата проявява фундаментални и квантови свойства.

Основните включват маса (9,109 * 10 -31 килограма), елементарен електрически заряд (т.е. минималната част от заряда). Според измерванията, които са извършени до момента, електронът не съдържа елементи, които да разкрият неговата подструктура. Но някои учени са на мнение, че това е точкова заредена частица. Както беше посочено в началото на статията, електронният електрически заряд е -1,602 * 10 -19 C.

„>Като частица, електронът може едновременно да бъде вълна. Експеримент с два процепа потвърждава възможността за едновременното му преминаване през двата. Това е в конфликт със свойствата на частица, където преминаването само през един процеп е възможно в даден момент.

Смята се, че електроните имат същото физични свойства. Следователно тяхното пренареждане от гледна точка на квантовата механика не води до промяна в състоянието на системата. Електронната вълнова функция е антисиметрична. Следователно неговите решения изчезват, когато идентични електрони попаднат в едно и също квантово състояние (принцип на Паули).

Електрон. Образование и структура на електрона. Магнитен монопол на електрона.

(продължение)

Част 4. Структурата на електрона.

4.1. Електронът е двукомпонентна частица, която се състои само от две свръхплътни (кондензирани, концентрирани) полета - минус електрическото поле и магнитно поле-Н. В този случай:

а) електронна плътност - максимално възможната в природата;

б) електронни размери (D = 10 -17 cm или по-малко) - минимално в природата;

в) в съответствие с изискването за минимизиране на енергията всички частици - електрони, позитрони, частици с дробен заряд, протони, неутрони и др. трябва да имат (и имат) сферична форма;

г) по все още неизвестни причини, независимо от енергийната стойност на „родителския“ фотон, абсолютно всички електрони (и позитрони) се раждат абсолютно еднакви по своите параметри (например масата на абсолютно всички електрони и позитрони е 0,511 MeV).

4.2. „Надеждно е установено, че магнитното поле на електрона е същото интегрално свойство като неговата маса и заряд. Магнитните полета на всички електрони са еднакви, точно както техните маси и заряди са еднакви. на електрона е еквивалент на заряда, и обратно - зарядът на електрона е еквивалент на масата (за позитрона - аналогично).

4.3. Посочен имотеквивалентността се простира и до частици с дробни заряди (+2/3) и (-1/3), които са в основата на кварките. Тоест: масата на позитрон, електрон и всички дробни частици е еквивалент на техния заряд, и обратно – зарядите на тези частици са еквивалент на маса. Следователно специфичният заряд на електрона, позитрона и всички дробни частици е еднакъв (const) и е равен на 1,76*10 11 Кл/кг.

4.4. Тъй като елементарен енергиен квант автоматично е елементарен масов квант, масата на електрона (като се вземе предвид наличието на дробни частици 1/3 и 2/3) трябва да има стойности, които са кратни на масите на три отрицателни полукванта. (Вижте също „Фотон. Структурата на фотона. Принципът на движение. параграф 3.4.)

4.5. Определянето на вътрешната структура на електрона е много трудно поради много причини, но е от значителен интерес да се разгледа, поне до първо приближение, влиянието на два компонента (електрически и магнитен) върху вътрешната структура на електрона. Вижте фиг. 7.

Фиг.7. Вътрешна структураелектрон, опции:

Вариант #1. Всяка двойка отрицателни полуквантови дялове образува "микроелектрони", които след това образуват електрон. В този случай броят на "микроелектроните" трябва да бъде кратен на три.

Вариант #2. Електронът е двукомпонентна частица, която се състои от два скачени независими полусферични монопола - електрически (-) и магнитен (N).

Вариант #3. Електронът е двукомпонентна частица, която се състои от два монопола - електрически и магнитен. В този случай в центъра на електрона е разположен сферичен магнитен монопол.

Вариант номер 4. Други опции.

Очевидно може да се има предвид вариант, когато електрически (-) и магнитни полета (N) могат да съществуват вътре в електрона не само под формата на компактни монополи, но и под формата на хомогенно вещество, т.е. образуват практически безструктурно вещество ? кристален? хомогенен? частица. Това обаче е много съмнително.

4.6. Всяка от предложените за разглеждане опции има своите предимства и недостатъци, например:

а) Варианти №1. Електроните с този дизайн правят възможно лесното образуване на дробни частици с маса и заряд, кратни на 1/3, но в същото време затрудняват обяснението на собственото магнитно поле на електрона.

б) Вариант № 2. Този електрон, когато се движи около ядрото на атома, е постоянно ориентиран към ядрото с електрическия си монопол и следователно може да има само два варианта на въртене около оста си - по посока на часовниковата стрелка или обратно (изключение на Паули?) и т.н.

4.7. При разглеждането на посочените (или новопредложените) варианти е наложително да се вземат предвид действителните свойства и характеристики на електрона, както и да се вземат предвид редица задължителни изисквания, например:

— наличието на електрическо поле (заряд);

— наличие на магнитно поле;

— еквивалентност на някои параметри, например: масата на електрона е еквивалентна на неговия заряд и обратно;

— способността да се образуват дробни частици с маса и заряд, кратни на 1/3;

— наличието на набор от квантови числа, спин и др.

4.8. Електронът се появява като двукомпонентна частица, в която едната половина (1/2) е уплътнено електрическо поле-минус (електричен монопол-минус), а втората половина (1/2) е уплътнено магнитно поле (магнитен монопол -N). Все пак трябва да се има предвид, че:

- електрическите и магнитните полета при определени условия могат да се генерират взаимно (преобразуват се едно в друго);

— един електрон не може да бъде еднокомпонентна частица и да се състои 100% от минус поле, тъй като еднократно заредено минус поле ще се разпадне поради отблъскващи сили. Ето защо вътре в електрона трябва да има магнитен компонент.

4.9. За съжаление, харчи пълен анализНе е възможно да се анализират всички предимства и недостатъци на предложените опции и да се избере единственият правилен вариант за вътрешната структура на електрона в тази работа.

Част 5. „Вълнови свойства на електрона.“

5.1. „В края на 1924 г. гледната точка, според която електромагнитното излъчване се държи отчасти като вълни и отчасти като частици, стана общоприета... И точно по това време французинът Луи дьо Бройл, който по това време беше аспирант, имаше гениална идея: защо същото не може да важи и за веществата? Луи дьо Бройл извърши противоположна работа върху частиците на това, което Айнщайн направи върху светлинните вълни. Айнщайн свързва електромагнитните вълни със светлинните частици; де Бройл свързва движението на частиците с разпространението на вълни, които той нарича вълни на материята. Хипотезата на Де Бройл се основава на сходството на уравненията, описващи поведението на светлинните лъчи и частиците на материята, и има чисто теоретичен характер. Бяха необходими експериментални факти, за да го потвърдят или опровергаят.

5.2. „През 1927 г. американските физици К. Дейвисън и К. Гермър откриха, че когато електроните се „отразят“ от повърхността на никелов кристал, при определени ъгли на отражение се появяват максимуми. Подобни данни (появата на максимуми) вече са налични от наблюдението на дифракция на рентгенови вълни върху кристални структури. Следователно появата на тези максимуми в отразените електронни лъчи не може да бъде обяснена по друг начин, освен въз основа на представи за вълните и тяхната дифракция. по този начин вълнови свойствачастици - електрони (и хипотезата на де Бройл) са доказани чрез експеримент." (c)

5.3. Въпреки това, разглеждането на процеса на възникване, очертан в тази работа корпускулярни свойстваза фотон (виж фиг. 5.) ни позволява да направим доста ясни заключения:

а) когато дължината на вълната намалява от 10 -4 до 10 — 10 (C)(C)(C)(C)(C)cm електрическите и магнитните полета на фотона са уплътнени

(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)b) с уплътняването на електрическите и магнитните полета на „разделителната линия“, бърз започва увеличаване на "плътността" на полетата и вече в рентгеновия диапазон плътността на полето е сравнима с плътността на "обикновена" частица.

в) следователно рентгеновият фотон, когато взаимодейства с препятствие, вече не се отразява от препятствието като вълна, а започва да отскача от него като частица.

5.4. това е:

а) вече в диапазона на меките рентгенови лъчи електромагнитните полета на фотоните са станали толкова плътни, че е много трудно да се открият вълновите им свойства. Цитат: „Колкото по-къса е дължината на вълната на един фотон, толкова по-трудно е да се открият свойствата на една вълна и толкова по-изразени са свойствата на една частица.“

б) в твърдия рентгенов и гама диапазон фотоните се държат като 100% частици и е почти невъзможно да се открият вълнови свойства в тях. Тоест: рентгенов и гама фотон напълно губи свойствата на вълна и се превръща в сто процента частица. Цитат: „Енергията на квантите в рентгеновия и гама диапазоните е толкова висока, че излъчването се държи почти изцяло като поток от частици“ (c).

в) следователно в експериментите за разсейване на рентгенов фотон от повърхността на кристал вече не е вълна, а обикновена частица, която отскача от повърхността на кристала и повтаря структурата на кристалната решетка.

5.5. Преди експериментите на K. Davisson и K. Germer вече имаше експериментални данни за наблюдение на дифракция на рентгенови вълни върху кристални структури. Следователно, след като са получили подобни резултати в експерименти с разсейване на електрони върху никелов кристал, те автоматично приписват вълнови свойства на електрона. Въпреки това, електронът е „твърда“ частица, която има реална маса в покой, размери и т.н. Не електрон-частицата се държи като фотон-вълна, но рентгеновият фотон има (и проявява) всички свойства на частица. Не електронът се отразява от препятствието като фотон, а рентгеновият фотон се отразява от препятствието като частица.

5.6. Следователно: електронът (и другите частици) не са имали, нямат и не могат да имат никакви „вълнови свойства“. И няма никакви предпоставки, а още по-малко възможности за промяна на тази ситуация.

Част 6. Изводи.

6.1. Електронът и позитронът са първите и фундаментални частици, чието присъствие определя появата на кварките, протоните, водорода и всички останали елементи от периодичната система.

6.2. В исторически план едната частица се наричаше електрон и й беше даден знак минус (материя), а другата се наричаше позитрон и й беше даден знак плюс (антиматерия). „Те се съгласиха да считат електрическия заряд на електрона за отрицателен в съответствие с по-ранно споразумение да нарекат заряда на наелектризирания кехлибар отрицателен“ (c).

6.3. Електронът може да се появи (появи = роди) само в двойка с позитрон (двойка електрон-позитрон). Появата в природата на поне един „несдвоен“ (единичен) електрон или позитрон е нарушение на закона за запазване на заряда, общата електрическа неутралност на материята и е технически невъзможно.

6.4. Образуването на двойка електрон-позитрон в кулоновото поле на заредена частица става след разделянето на елементарни фотонни кванти в надлъжна посока на две съставни части: отрицателна - от която се образува отрицателна частица (електрон) и положителна - от която образува се плюсова частица (позитрон). Разделянето на електрически неутрален фотон в надлъжна посока на две части с абсолютно еднаква маса, но различни по заряди (и магнитни полета) е естествено свойство на фотона, произтичащо от законите за запазване на заряда и т.н. ” електронът дори на незначителни количества „плюс частици” , а „вътре” в позитрона – „минус частицата” – е изключен. Изключва се и наличието на електрически неутрални „частици“ (отломки, парчета, фрагменти и т.н.) от фотона майка вътре в електрона и протона.

6.5. По неизвестни причини абсолютно всички електрони и позитрони се раждат като стандартни „максимум-минимални“ частици (т.е. не могат да бъдат по-големи и по-малки по маса, заряд, размери и други характеристики). Образуването на по-малки или по-големи плюс частици (позитрони) и минус частици (електрони) от електромагнитни фотони е изключено.

6.6. Вътрешната структура на електрона е уникално предопределена от последователността на появата му: електронът се формира като двукомпонентна частица, която е 50% уплътнено електрическо поле-минус (електрически монопол-минус) и 50% уплътнено магнитно поле (магнитен монопол-N). Тези два монопола могат да се разглеждат като различно заредени частици, между които възникват сили на взаимно привличане (сцепление).

6.7. Магнитни монополи съществуват, но не в свободна форма, а само като компоненти на електрон и позитрон. В този случай магнитният монопол (N) е неразделна част от електрона, а магнитният монопол (S) е неразделна част от позитрона. Наличието на магнитен компонент „вътре“ в електрона е задължително, тъй като само магнитен монопол-(N) може да образува много силна (и безпрецедентна по сила) връзка с еднократно зареден електрически монопол-минус.

6.8. Електроните и позитроните имат най-голяма стабилност и са частици, чийто разпад е теоретично и практически невъзможен. Те са неделими (по отношение на заряд и маса), тоест: изключено е спонтанно (или принудително) разделяне на електрон или позитрон на няколко калибрирани или „различни по размер“ части.

6.9. Електронът е вечен и не може да „изчезне“, докато не срещне друга частица, която има електрически и магнитен заряд, равни по големина, но противоположни по знак (позитрон).

6.10. Тъй като от електромагнитни вълниАко могат да се появят само две стандартни (калибрирани) частици: електрон и позитрон, то на тяхна основа могат да се появят само стандартни кварки, протони и неутрони. Следователно цялата видима (барионна) материя на нашата и всички други вселени се състои от идентични химически елементи(таблицата на Менделеев) и навсякъде важат едни и същи физични константи и фундаментални закони, подобни на "нашите" закони. Появява се навсякъде безкрайно пространство„други“ елементарни частици и „други“ химични елементи са изключени.

6.11. Цялата видима материя в нашата Вселена е образувана от фотони (вероятно от микровълновия диапазон) по единствената възможна схема: фотон → двойка електрон-позитрон → дробни частици → кварки, глуон → протон (водород). Следователно цялата „твърда“ материя на нашата Вселена (включително Хомо сапиенс) е кондензирани електрически и магнитни полета от фотони. Друга „материя” за нейното формиране в Космоса не е имало, няма и не може да има.

P.S. Електронът неизчерпаем ли е?

Свойства

Зарядът на електрона е неделим и е равен на −1.602176565(35)·10−19 C (или −4.80320427(13)·10−10 единици SGSE заряд в системата SGSE или −1.602176565(35)·10−20 единици. SGSM в системата SGSM); за първи път е директно измерено в експерименти ( английски) А. Ф. Йофе (1911) и Р. Миликан (1912). Тази величина служи като мерна единица за електрическия заряд на други елементарни частици (за разлика от заряда на електрона, елементарният заряд обикновено се приема с положителен знак). Масата на електрона е 9,10938291(40)·10−31 kg.

Kg е масата на електрона.

Cl - заряд на електрона.

C/kg е специфичният заряд на електрона.

Свъртане на електрони в единици

Според съвременните представи на физиката на елементарните частици електронът е неделим и безструктурен (поне до разстояния от 10−17 cm). Електронът участва в слаби, електромагнитни и гравитационни взаимодействия. Той принадлежи към групата на лептоните и е (заедно със своята античастица позитрон) най-лекият от заредените лептони. Преди откриването на масата на неутриното, електронът се смяташе за най-лекият от масивните частици - неговата маса е приблизително 1836 пъти по-малка от масата на протона. Спинът на електрона е 1/2 и следователно електронът е фермион. Като всяка заредена частица със спин, електронът има магнитен момент, а магнитният момент е разделен на нормална част и аномален магнитен момент. Понякога както самите електрони, така и позитроните се считат за електрони (например, разглеждайки ги като общо електрон-позитронно поле, решение на уравнението на Дирак). В този случай отрицателно зареденият електрон се нарича негатрон, а положително зареденият електрон се нарича позитрон. [ източникът не е посочен 120 дни]

Намирайки се в периодичния потенциал на кристала, електронът се разглежда като квазичастица, чиято ефективна маса може да се различава значително от масата на електрона.

Свободният електрон не може да абсорбира фотон, но може да го разпръсне (виж ефекта на Комптън).

Етимология и история на откритието

Името „електрон“ идва от гръцката дума ἤλεκτρον, което означава „кехлибар“: още през древна ГърцияНатуралистите проведоха експерименти - те търкаха парчета кехлибар с вълна, след което започнаха да привличат малки предмети към себе си. Терминът "електрон" като наименование на основната неделима единица заряд в електрохимията е предложен от J. J. Stoney ( английски) през 1894 г. (самата единица е въведена от него през 1874 г.). Откриването на електрона като частица принадлежи на E. Wichert и J. J. Thomson, които през 1897 г. установяват, че съотношението на заряда към масата на катодните лъчи не зависи от изходния материал. (виж Откриването на електрона)

Откриване на вълнови свойства. Според хипотезата на де Бройл (1924 г.) електронът (както всички други материални микрообекти) има не само корпускулярни, но и вълнови свойства. Дължината на вълната на де Бройл на нерелативистичен електрон е равна на , където е скоростта на електрона. Съответно електроните, подобно на светлината, могат да изпитват смущения и дифракция. Вълновите свойства на електроните са експериментално открити през 1927 г. от американските физици К. Дейвисън и Л. Гермър (опит на Дейвисън-Джермър) и независимо от английския физик Дж. П. Томсън.

Използване

Повечето нискоенергийни източници на електрони използват явленията термоелектронна емисия и фотоелектронна емисия. Високоенергийни електрони с енергии от няколко keV до няколко MeV се излъчват в процесите на бета-разпад и вътрешно преобразуване на радиоактивни ядра. Електроните, излъчвани при бета разпадане, понякога се наричат ​​бета частици или бета лъчи. Ускорителите служат като източници на електрони с по-висока енергия.

Движението на електрони в металите и полупроводниците позволява енергията лесно да се пренася и контролира; това е една от основите на съвременната цивилизация и се използва почти навсякъде в индустрията, комуникациите, компютърните науки, електрониката и в ежедневието. Скоростта на дрейфа на електроните в проводниците е много ниска (~0,1-1 mm/s), но електрическото поле се разпространява със скоростта на светлината. В тази връзка токът в цялата верига се установява почти мигновено.

Електронните лъчи, ускорени до високи енергии, например в линейни ускорители, са едно от основните средства за изследване на структурата на атомните ядра и природата на елементарните частици. По-прозаично приложение на електронните лъчи са телевизорите и мониторите с електроннолъчеви тръби (кинескопи). Електронният микроскоп също използва способността на електронните лъчи да се подчиняват на законите на електронната оптика. Преди изобретяването на транзисторите почти цялата радиотехника и електроника се основаваха на вакуумни вакуумни тръби, които използваха управление на движението на електрони във вакуум чрез електрически (понякога магнитни) полета. Електровакуумните устройства (EVD) продължават да се използват в ограничена степен в наше време; най-честите приложения са магнетрони в генератори микровълнови фурнии гореспоменатите електроннолъчеви тръби (CRT) в телевизори и монитори.

Електронът като квазичастица

Ако един електрон е в периодичен потенциал, неговото движение се разглежда като движение на квазичастица. Неговите състояния се описват с квазивълнов вектор. Основната динамична характеристика в случай на квадратичен закон на дисперсия е ефективната маса, която може да се различава значително от масата на свободен електрон и в общ случайе тензор.

Електронът и Вселената

Известно е, че от всеки 100 нуклона във Вселената 87 са протони и 13 са неутрони (последните се намират главно в ядрата на хелия). За да се гарантира общата неутралност на дадено вещество, броят на протоните и електроните трябва да е равен. Плътността на барионната (наблюдавана чрез оптични методи) маса, която се състои главно от нуклони, е доста добре известна (един нуклон на 0,4 кубически метра). Като се вземе предвид радиусът на наблюдаваната Вселена (13,7 милиарда светлинни години), може да се изчисли, че броят на електроните в този обем е ~10 80, което е сравнимо с големите числа на Дирак.

Вижте също

• Теория за едноелектронната вселена
• Електричество
• електроника
• Фотоумножителна тръба
• Електронна тръба

Електронът е отрицателно заредена елементарна частица, принадлежаща към класа на лептоните (вижте Елементарни частици), носител на най-малката известна в момента маса и най-малкия електрически заряд в природата. Открит през 1897 г. от английския учен J. J. Thomson.

Електрон - компонентатом, броят на електроните в неутрален атом е равен на атомния номер, т.е. броят на протоните в ядрото.

Първите точни измервания на електрическия заряд на електрона са извършени през 1909-1913 г. американски учен Р. Миликен. Съвременната стойност на абсолютната стойност на елементарния заряд е e = (4,803242 ± 0,000014) 10 -10 SGSE единици или приблизително 1,6 10 -19 C. Смята се, че този заряд е наистина „елементарен“, тоест не може да бъде разделен на части и зарядите на всякакви обекти са неговите цели кратни. Може да сте чували за кварки с електрически заряди e/3 и 2e/3, но очевидно те са плътно заключени вътре в адроните и не съществуват в свободно състояние. Заедно с константата на Планк ħ и скоростта на светлината c, елементарният заряд образува безразмерна константа α = e 2 /ħc ≈ 1/137. Константата на фината структура α е един от най-важните параметри на квантовата електродинамика; тя определя интензивността на електромагнитните взаимодействия (най-точните съвременно значениеα -1 = 137,035963 ± 0,000015).

Електронна маса m e = (9,109534 ± 0,000047) 10 -28 g (в енергийни единици ≈0,5 MeV/s 2). Ако законите за запазване на енергията и електрическия заряд са валидни, тогава всякакви разпадания на електрона, като e - → ν e + γ и т.н., са забранени. Следователно, електронът е стабилен; Експериментално е установено, че продължителността на живота му е най-малко 10 22 години.

През 1925 г. американските физици S. Goudsmit и J. Uhlenbeck въвеждат вътрешния ъглов импулс на електрона - спин (s) - за да обяснят характеристиките на атомните спектри. Електронният спин е равен на половината от константата на Планк (ħ = 1,055 10 -34 J/s), но физиците обикновено просто казват, че електронният спин е 1/2: s = 1/2. Със въртенето на един електрон е свързан неговият собствен магнитен момент M = g e s(eħ/2m e c). Стойността eħ/2m e c = 9,274 10 -21 erg/G се нарича магнетон на Бор MB (това е мерна единица за магнитен момент, приета в атомната и ядрената физика; тук ħ - Константа на Планк, e и m - абсолютна стойностзаряд и маса на електрона, c - скорост на светлината); числовият коефициент g e е g факторът на електрона. От квантово-механичното релативистично уравнение на Дирак (1928) следва стойността g e = 2, т.е. магнитният момент на електрона трябва да е равен на точно един магнетон на Бор.

Въпреки това, през 1947 г. е открито в експерименти, че магнитният момент е приблизително 0,1% по-голям от магнетона на Бор. Обяснение на този факт е дадено, като се вземе предвид поляризацията на вакуума в квантовата електродинамика. Много трудоемки изчисления дават теоретична стойност g e = 2 (1.001159652460 ± 0.000000000148), която може да се сравни със съвременни (1981) експериментални данни:

за електрон g e = 2 (1,001159652200 ± 0,000000000040) и позитрон g e = 2 (1,001159652222 ± 0,000000000050). Стойностите се изчисляват и измерват с точност до дванадесет знака след десетичната запетая, а точността на експерименталната работа е по-висока от точността на теоретичните изчисления. Това са най-прецизните измервания във физиката на елементарните частици.

Особеностите на движението на електроните в атомите, което се подчинява на уравненията на квантовата механика, определят оптичните, електрическите, магнитните, химичните и механичните свойства на веществата.

Електроните участват в електромагнитни, слаби и гравитационни взаимодействия (виж Единството на силите на природата). Да, поради електромагнитен процесунищожаването на електрон и позитрон става с образуването на два γ-кванта: e + + e - → γ + γ. Високоенергийните електрони и позитрони могат да участват и в други процеси на електромагнитна анихилация с образуването на адрони: e + + e - адрони. Сега такива реакции се изучават интензивно в много ускорители, използващи сблъскващи се e + e - - лъчи (вижте Ускорители на заредени частици).

Слабите взаимодействия на електроните се проявяват например в процеси с нарушение на паритета (виж Паритет) в атомните спектри или в реакции между електрони и неутрино ν μ μ + e - → ν μ μ + e - .

Няма данни за вътрешната структура на електрона. Съвременни теорииидват от идеята за лептони като точкови частици. Понастоящем това е потвърдено експериментално до разстояния от 10 -16 см. Нови данни могат да се появят само с увеличаване на енергията на сблъсък на частици в бъдещи ускорители.

Електронът е елементарна частица, която има отрицателен електрически заряд. То е равно на -1. Електронът е част от всички атоми и следователно от всяко вещество. Електронът е най-леката електрически заредена частица. Електроните обикновено се означават с "e−".

Какво е важно да знаем за електроните

В метала някои електрони могат да се движат свободно, тъй като не са свързани с атоми, което прави металите добри проводници на електричество. Поради малката си маса, електронът е частицата, участваща най-много в развитието на частичната теория на относителността, квантовата механика, релативистичната квантова теорияполета.

Общоприето е, че в наше време уравненията, които описват поведението на електроните при всички физически условия, са напълно известни. Всички електрони се подчиняват на статистиката на Дирак-Ферми. Това се изразява в принципа на Паули, според който два електрона не могат да съществуват в едно и също квантово състояние.

Едно следствие от този принцип е, че състоянията на валентните електрони (най-слабо свързаните електрони), които определят химичните свойства на атомите, зависят от зарядовото число (атомния номер), което е равно на броя на електроните в атома.

Друго следствие е, че „облаците“ от електрони, които обгръщат ядрата на атомите, имат съпротивление срещу припокриването им. В резултат на това веществото има тенденция да заема определено пространство. Сега знаете какво е електрон, но какви са неговите характеристики?

Характеристики на електроните

Както подобава на всички елементарни частици, броят на основните характеристики на електрона е малък:

1. Маса (me, измерена в MeV или грамове);
2. Заряд (?e, измерен в C);
3. Спин (1/2ћ, измерено в J s, където ћ е константата на Планк h, разделена на 2).

Всички други характеристики на електроните се изразяват чрез тези характеристики, например магнитният момент, измерен в J/T.

Електронна структура

Структурата на електрона е подобна на структурата на атома. Електронът се състои от отрицателно заредена обвивка и положително заредено ядро ​​(масата на тази частица).

Електронното ядро ​​се състои от електронни антинеутрино (положителния заряд на ядрото). Електронната обвивка се състои от фотони.

IN електронна обвивкаброй фотони повече бройантинеутрино в ядрото. Тъй като електронът има излишък от отрицателен заряд, той е отрицателно зареден. Неутрино също са съставна частица, което представлява свързаните състояния на фотона и гравитона.

Сега знаете всичко за това какво е електрон!

Електрон (елементарна частица)

Тази статия е написана от Владимир Горунович за сайта Wikiknowledge, под заглавието „Електрон в теорията на полето“, поставена на този сайт, за да защити информацията от вандали, и след това допълнена на този сайт.

Теорията на полето на елементарните частици, действаща в рамките на НАУКАТА, се основава на основа, доказана от ФИЗИКАТА:

• Класическа електродинамика,
• Квантова механика
• Законите за запазване са основни закони на физиката.

Това е фундаменталната разлика научен подход, използвана от теорията на полето на елементарните частици - една истинска теория трябва да действа стриктно в рамките на законите на природата: това е НАУКАТА.

Използвайте елементарни частици, които не съществуват в природата, измислете такива, които не съществуват в природата фундаментални взаимодействия, или замяната на съществуващите в природата взаимодействия с приказни, игнорирането на законите на природата, извършването на математически манипулации върху тях (създаване на вид на наука) - това е съдбата на ПРИКАЗКИТЕ, представяни за наука. В резултат на това физиката се изплъзна в света на математическите приказки.

1 Електронен радиус
2 Електрическо поле на електрон
3 Електронен магнитен момент
4 Маса на покой на електрона
5 Физика на 21 век: Електрон (елементарна частица) - резюме

Електрон(Английски Electron) - най-леката елементарна частица с електрически заряд. Квантово число L=1/2 (спин = 1/2) - лептонна група, електронна подгрупа, електричен заряд -e (систематизация според полевата теория на елементарните частици). Стабилността на електрона се дължи на наличието на електрически заряд, в отсъствието на който електронът би се разпаднал подобно на мюонно неутрино.

Според теорията на полето на елементарните частици електронът се състои от въртяща се поляризирана променлива електромагнитно полес постоянен компонент.

Структура на електромагнитното поле на електрона(E-константно електрическо поле, H-константно магнитно поле, жълтомаркирано променливо електромагнитно поле)

Енергиен баланс (процент от общата вътрешна енергия):

• постоянно електрическо поле (E) - 0,75%,
• постоянно магнитно поле (H) - 1,8%,
• променливо електромагнитно поле - 97,45%.

Това обяснява изразените вълнови свойства на електрона и неговото нежелание да участва в ядрени взаимодействия. Структурата на електрона е показана на фигурата.

1 Електронен радиус

Електронният радиус (разстоянието от центъра на частицата до мястото, където се постига максимална плътност на масата), определен по формулата:

равно на 1,98 ∙10 -11 cm.

Заета от електрон, определена по формулата:

равна на 3,96 ∙ 10 -11 cm. Трябва да се помни, че част от стойността на масата на покой, концентрирана в постоянните (електрически и магнитни) полета на електрона, се намира извън тази област, в съответствие със законите на електродинамиката.

Електронът е по-голям от всяко атомно ядро ​​и следователно не може да присъства в атомни ядра, но се ражда в процеса на разпадане на неутрона, така както позитронът се ражда в процеса на разпадане в ядрото на протона.

Твърденията, че радиусът на електрона е около 10 -16 cm са недоказани и противоречат на класическата електродинамика. При такива линейни размери електронът трябва да е по-тежък от протона.

2 Електрическо поле на електрон

Електрическото поле на електрона се състои от две области: външна зонас отрицателен заряд и вътрешна област с положителен заряд. Размерът на вътрешната област се определя от радиуса на електрона. Разликата в зарядите на външната и вътрешната област определя общия електрически заряд на електрона -e. Неговото квантуване се основава на геометрията и структурата на елементарните частици.

електрическото поле на електрон в точка (A) в далечната зона (r > > r e) точно в системата SI е равно на:

Електрическото поле на електрона в далечната зона (r > > r e) е точно равно в системата SI:

Къде п= r/|r| - единичен вектор от центъра на електрона в посока на точката на наблюдение (A), r - разстояние от центъра на електрона до точката на наблюдение, e - елементарен електрически заряд, векторите са подчертани с удебелен шрифт, ε 0 - електрически константа, r e = Lħ/(m 0~ c ) е радиусът на електрона в теорията на полето, L е главното квантово число на електрона в теорията на полето, ħ е константата на Планк, m 0~ е количеството маса съдържаща се в променливото електромагнитно поле на електрона в покой, c е скоростта на светлината. (В системата GHS няма множител.)

Тези математически изрази са правилни за далечната зона на електрическото поле на електрона: (r>>r e), а неоснователните твърдения, че „електрическото поле на електрона остава кулоново до разстояния от 10 -16 cm” нямат нищо общо с реалността - това е една от приказките, които противоречат на класическата електродинамика.

Според теорията на полето на елементарните частици, постоянно електрическо поле на елементарни частици с квантово число L>0, както заредени, така и неутрални, се създава от постоянен компонент на електромагнитното поле на съответната елементарна частица. А полето на електрическия заряд възниква в резултат на наличието на асиметрия между външното и вътрешното полукълбо, генерирайки електрически полета с противоположни знаци. За заредените елементарни частици се генерира поле на елементарен електрически заряд в далечната зона, а знакът на електрическия заряд се определя от знака на електрическото поле, генерирано от външното полукълбо. В близката зона това поле има a сложна структура и е диполен, но диполен моментне притежава. За приблизително описание на това поле като система от точкови заряди ще са необходими поне 6 „кварка“ вътре в електрона - по-добре е да вземете 8 „кварка“. Ясно е, че това надхвърля стандартния модел.

Електронът, както всяка друга заредена елементарна частица, може да има два електрически заряда и съответно два електрически радиуса:

• електричен радиус на външното постоянно електрично поле (заряд -1.25e) - r q- = 3.66 10 -11 cm.
• електричен радиус на вътрешното постоянно електрично поле (заряд +0,25e) - r q+ = 3 10 -12 cm.

Тези характеристики на електрическото поле на електрона съответстват на разпределението на 1-вата полева теория на елементарните частици. Физиката все още не е установила експериментално точността на това разпределение и кое разпределение най-точно отговаря на реалната структура на постоянното електрическо поле на електрона в близката зона.

Електрическият радиус показва средното местоположение на електрически заряд, равномерно разпределен по обиколката, създавайки подобно електрическо поле. И двата електрически заряда лежат в една и съща равнина (равнината на въртене на променливото електромагнитно поле на елементарната частица) и имат общ център, който съвпада с центъра на въртене на променливото електромагнитно поле на елементарната частица.

Напрегнатост на електрическото поле E на електрон в близката зона(r ~ r e), в системата SI, като векторна сума, е приблизително равна на:

Къде п-=р-/r - единичен вектор от близката (1) или далечната (2) точка на заряд q - електрон в посока на точката на наблюдение (A), n+=r +/r - единичен вектор от близката (1) или далечната (2) точка на заряд q + електрон в посоката на точката на наблюдение (A), r - разстоянието от центъра на електрона до проекцията на точката на наблюдение върху електронната равнина, q - - външен електрически заряд -1,25 e, q + - вътрешен електрически заряд +0,25e, векторите са подчертани с удебелен шрифт, ε 0 - електрическа константа, z - височина на точката на наблюдение (A) (разстояние от точка на наблюдение към електронната равнина), r 0 - нормализационен параметър. (В системата GHS няма множител.)

дадени математически изразе сбор от вектори и трябва да се изчисли съгласно правилата за събиране на вектори, тъй като това е поле от два разпределени електрически заряда (q - =-1.25e и q + =+0.25e). Първият и третият член съответстват на близките точки на зарядите, вторият и четвъртият - на далечните. Този математически израз не работи във вътрешната (пръстенова) област на електрона, генерирайки неговите постоянни полета (ако две условия са изпълнени едновременно: r

Потенциал на електрическото поле на електрон в точка (А) в близката зона(r ~ r e), в системата SI е приблизително равно на:

където r 0 е нормализиращ параметър, чиято стойност може да се различава от тази във формула E. (Няма фактор в системата SGS.) Този математически израз не работи във вътрешната (пръстенова) област на електрона, генерирайки неговата постоянни полета (ако две условия са изпълнени едновременно: r

Калибрирането на r 0 за двата израза на близкото поле трябва да се извърши на границата на областта, генерираща постоянни електронни полета.

3 Електронен магнитен момент

За разлика от квантовата теория, теорията на полето на елементарните частици гласи, че магнитните полета на елементарните частици не се създават от въртенето на въртенето на електрическите заряди, а съществуват едновременно с постоянно електрическо поле като постоянен компонент на електромагнитното поле. Следователно всички елементарни частици с квантово число L>0 имат магнитни полета.

Тъй като стойностите на главното квантово число L и въртенето на лептоните съвпадат, стойностите на магнитните моменти на заредените лептони в двете теории също могат да съвпадат.

Теорията на полето на елементарните частици не счита магнитния момент на електрона за аномален - неговата стойност се определя от набор от квантови числа до такава степен, че квантова механикаработи в елементарна частица.

По този начин основният магнитен момент на електрона се създава от тока:

• (-) с магнитен момент -0,5 eħ/m 0e c

За да се получи резултантният магнитен момент на електрона, е необходимо да се умножи по процента на енергията на променливото електромагнитно поле, разделена на 100 процента, и да се добави спиновият компонент (виж Теория на полето на източник на елементарни частици), резултатът е 0,5005786 eħ/m 0e s. За да се превърне в обикновени магнетони на Бор, полученото число трябва да се умножи по две.

4 Маса на покой на електрона

В съответствие с класическата електродинамика и формулата на Айнщайн, масата на покой на елементарните частици с квантово число L>0, включително електрона, се определя като еквивалент на енергията на техните електромагнитни полета:

където определеният интеграл се взема върху цялото електромагнитно поле на елементарна частица, E е напрегнатостта на електрическото поле, H е напрегнатостта на магнитното поле. Тук се вземат предвид всички компоненти на електромагнитното поле: постоянно електрическо поле, постоянно магнитно поле, променливо електромагнитно поле.

Както следва от горната формула, стойността на масата на покой на електрона зависи от условията, в които се намира електронът. По този начин, като поставим електрон в постоянно външно електрическо поле, ще повлияем на E 2, което ще повлияе на масата на частицата. Подобна ситуация възниква, когато електрон е поставен в постоянно магнитно поле.

5 Физика на 21 век: Електрон (елементарна частица) - резюме

отвори пред вас нов свят- светът на диполните полета, за чието съществуване физиката на 20 век дори не е подозирала. Видяхте, че електронът има не един, а два електрически заряда (външен и вътрешен) и два съответни електрически радиуса. Видяхте, че линейните размери на електрона значително надвишават линейните размери на протона. Видяхте какво представлява масата на покой на един електрон и че въображаемият бозон на Хигс не работи (решенията на Нобеловия комитет все още не са закони на природата...). Освен това големината на масата зависи от полетата, в които се намира електронът. Всичко това надхвърля концепциите, доминирали във физиката през втората половина на двадесети век. - Физиката на 21 век - Нова физикапреминава към ново ниво на познание на материята.

Владимир Горунович

Този термин има други значения, вижте Електрон (значения). "Електрон 2" "Електрон" серия от четири съветски изкуствени спътнициЗемята е изстреляна през 1964 г. Предназначение ... Уикипедия

Електрон- (Новосибирск, Русия) Категория на хотела: 3-звезден хотел Адрес: 2-ри Краснодонски път ... Каталог на хотела

- (символ e, e), първи елемент. h tsa открит във физиката; матер. носител на най-малка маса и най-малка електрическа мощност. заряд в природата. Д. компонент на атомите; броят им в неутр. атом е равен на at. число, т.е. броят на протоните в ядрото. Заряд (e) и маса... ... Физическа енциклопедия

Електрон- (Москва, Русия) Категория на хотела: 2 звезден хотел Адрес: Andropov Avenue 38 building 2 ... Хотелски каталог

Електрон- (e, e) (от гръцки elektron кехлибар; вещество, което лесно се наелектризира от триене), стабилна елементарна частица с отрицателен електрически заряд e=1,6´10 19 C и маса 9´10 28 g към класа на лептоните. Открито от английски физик... ... Илюстрирано енциклопедичен речник

- (e e), стабилна отрицателно заредена елементарна частица със спин 1/2, маса прибл. 9.10 28 g и магнитен момент, равен на магнетона на Бор; принадлежи към лептоните и участва в електромагнитни, слаби и гравитационни взаимодействия.… …

- (обозначение e), стабилна ЕЛЕМЕНТАРНА ЧАСТИЦА с отрицателен заряд и маса на покой 9,1310 31 kg (което е 1/1836 от масата на ПРОТОНА). Електроните са открити през 1879 г. от английския физик Джоузеф Томсън. Те се движат около ЯДРОТО,... ... Научно-технически енциклопедичен речник

Съществува., брой синоними: 12 делта електрон (1) лептон (7) минерал (5627) ... Речник на синонимите

Изкуствен спътник на Земята, създаден в СССР за изследване на радиационните пояси и магнитното поле на Земята. Те бяха изстреляни по двойки, едната по траектория, лежаща под и другата над радиационните пояси. През 1964 г. са изстреляни 2 двойки Electrons... Голям енциклопедичен речник

ЕЛЕКТРОН, ЕЛЕКТРОН, съпруг. (гръцки електронен кехлибар). 1. Частица с най-малък отрицателен електрически заряд, образуваща атом в комбинация с протон (физ.). Движението на електроните създава електрически ток. 2. само единици. Лека магнезиева сплав,... ... РечникУшакова

ЕЛЕКТРОН, a, m. Елементарна частица с най-малък отрицателен електрически заряд. Обяснителен речник на Ожегов. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 … Обяснителен речник на Ожегов

Книги

• Електрон. Енергия на космоса, Ландау Лев Давидович, Китайгородски Александър Исаакович. Книги на лауреати Нобелова наградаЛев Ландау и Александър Китайгородски - текстове, които преобръщат филистерската представа за света около нас. Повечето от нас постоянно се сблъскват с...
• Електронна космическа енергия, Ландау Л., Китайгородски А.. Книгите на носителя на Нобелова награда Лев Ландау и Александър Китайгородски са текстове, които преобръщат филистимската представа за света около нас. Повечето от нас, постоянно изправени пред...