Elektron je elementarna čestica, koja je jedna od glavnih jedinica u strukturi materije. Naboj elektrona je negativan. Najpreciznija mjerenja izvršili su početkom dvadesetog stoljeća Millikan i Ioffe.

Naboj elektrona jednak je minus 1,602176487 (40)*10 -1 9 C.

Kroz ovu vrijednost mjeri se električni naboj ostalih najmanjih čestica.

Opći pojam elektrona

Fizika čestica kaže da je elektron nedjeljiv i da nema strukturu. Uključen je u elektromagnetske i gravitacijske procese i pripada skupini leptona, baš kao i njegova antičestica, pozitron. Među ostalim leptonima ima najmanju težinu. Ako se elektroni i pozitroni sudare, to rezultira njihovim uništenjem. Takav par može nastati iz gama kvanta čestica.

Prije mjerenja neutrina, elektron se smatrao najlakšom česticom. U kvantnoj mehanici klasificira se kao fermion. Elektron također ima magnetski moment. Ako je u njega uključen i pozitron, tada se pozitron dijeli kao pozitivno nabijena čestica, a elektron se naziva negatron, kao čestica s negativnim nabojem.

«>

Odabrana svojstva elektrona

Elektroni se klasificiraju kao prva generacija leptona, sa svojstvima čestica i valova. Svaki od njih obdaren je kvantnim stanjem, koje se određuje mjerenjem energije, orijentacije spina i drugih parametara. Njegova pripadnost fermionima otkriva se kroz nemogućnost postojanja dva elektrona u istom kvantnom stanju u isto vrijeme (prema Paulijevom principu).

Proučava se na isti način kao kvazičestica u periodičnom kristalnom potencijalu, čija se efektivna masa može značajno razlikovati od mase u mirovanju.

Kroz kretanje elektrona događa se struja, magnetizam i termo EMF. Naboj elektrona u gibanju tvori magnetsko polje. Međutim, vanjsko magnetsko polje skreće česticu iz ravnog smjera. Kada se ubrza, elektron stječe sposobnost apsorbiranja ili emitiranja energije kao foton. Njegovo mnoštvo sastoji se od elektroničkih atomskih ljuski čiji broj i položaj određuju Kemijska svojstva.

Atomsku masu uglavnom čine nuklearni protoni i neutroni, dok masa elektrona čini oko 0,06% ukupne atomska težina. Električna energija Coulombova sila je jedna od glavnih sila koja može zadržati elektron blizu jezgre. Ali kada se molekule stvaraju iz atoma i nastaju kemijske veze, elektroni se redistribuiraju u novoformiranom prostoru.

U pojavi elektrona sudjeluju nukleoni i hadroni. Izotopi sa radioaktivna svojstva sposobni emitirati elektrone. U laboratorijima se te čestice mogu proučavati pomoću posebnih instrumenata, a npr. teleskopi mogu detektirati njihovo zračenje u oblacima plazme.

Otvor

Elektron su otkrili njemački fizičari u devetnaestom stoljeću dok su proučavali katodna svojstva zraka. Zatim su ga drugi znanstvenici počeli detaljnije proučavati, podižući ga na rang zasebne čestice. Proučavalo se zračenje i drugi srodni fizikalni fenomeni.

Na primjer, tim predvođen Thomsonom procijenio je naboj elektrona i masu katodne zrake, čiji odnos, kako su ustanovili, ne ovisi o izvoru materijala.
A Becquerel je otkrio da minerali sami emitiraju zračenje, a njihove beta zrake mogu se odbiti izlaganjem električno polje, a masa i naboj zadržali su isti omjer kao katodne zrake.

Atomska teorija

Prema ovoj teoriji, atom se sastoji od jezgre i elektrona oko nje, raspoređenih u oblak. Oni se nalaze u određenim kvantiziranim stanjima energije, čiju promjenu prati proces apsorpcije ili emisije fotona.

Kvantna mehanika

Početkom dvadesetog stoljeća formulirana je hipoteza prema kojoj materijalne čestice imaju svojstva i samih čestica i valova. Svjetlost se također može pojaviti u obliku vala (naziva se de Broglie val) i čestica (fotona).

Kao rezultat toga, formulirana je poznata Schrödingerova jednadžba, koja opisuje širenje elektronskih valova. Ovaj pristup je nazvan kvantna mehanika. Korišten je za izračun elektroničkih stanja energije u atomu vodika.

Fundamentalna i kvantna svojstva elektrona

Čestica pokazuje fundamentalna i kvantna svojstva.

Temeljni uključuju masu (9,109 * 10 -31 kilograma), elementarni električni naboj (odnosno minimalni udio naboja). Prema dosadašnjim mjerenjima, elektron ne sadrži nikakve elemente koji bi mogli otkriti njegovu podstrukturu. No neki znanstvenici smatraju da je to točkasta nabijena čestica. Kao što je navedeno na početku članka, elektronički električni naboj je -1,602 * 10 -19 C.

“>Budući da je čestica, elektron može istovremeno biti i val. Pokus s dva proreza potvrđuje mogućnost njegova istovremenog prolaska kroz oba. To je u sukobu sa svojstvima čestice, gdje je prolaz kroz samo jedan prorez moguć u isto vrijeme.

Vjeruje se da isto imaju i elektroni fizička svojstva. Stoga njihovo preuređivanje, s gledišta kvantne mehanike, ne dovodi do promjene stanja sustava. Valna funkcija elektrona je antisimetrična. Stoga njegova rješenja nestaju kada identični elektroni padnu u isto kvantno stanje (Paulijev princip).

Elektron. Obrazovanje i struktura elektrona. Magnetski monopol elektrona.

(nastavak)

Dio 4. Struktura elektrona.

4.1. Elektron je dvokomponentna čestica koja se sastoji samo od dva super-gusta (kondenzirana, koncentrirana) polja - minus električno polje i magnetsko polje-N. pri čemu:

a) gustoća elektrona - najveća moguća u prirodi;

b) dimenzije elektrona (D = 10 -17 cm ili manje) - minimalno u prirodi;

c) u skladu sa zahtjevom minimizacije energije, sve čestice - elektroni, pozitroni, čestice s djelomičnim nabojem, protoni, neutroni itd. moraju imati (i imaju) sferni oblik;

d) iz još uvijek nepoznatih razloga, bez obzira na energetsku vrijednost "roditeljskog" fotona, apsolutno svi elektroni (i pozitroni) rađaju se apsolutno identični u svojim parametrima (na primjer, masa apsolutno svih elektrona i pozitrona je 0,511 MeV).

4.2. “Pouzdano je utvrđeno da je magnetsko polje elektrona isto integralno svojstvo kao njegova masa i naboj. Magnetska polja svih elektrona su ista, kao što su im mase i naboji isti.” (c) To nam automatski omogućuje nedvosmislen zaključak o ekvivalentnosti mase i naboja elektrona, odnosno: masa elektrona je ekvivalent naboja, i obrnuto - naboj elektrona je ekvivalent mase (za pozitron - slično).

4.3. Navedena nekretnina ekvivalencija se proteže i na čestice s frakcijskim nabojem (+2/3) i (-1/3), koje su osnova kvarkova. To jest: masa pozitrona, elektrona i svih frakcijskih čestica je ekvivalent njihovog naboja, i obrnuto - naboji tih čestica su ekvivalent mase. Dakle, specifični naboj elektrona, pozitrona i svih frakcijskih čestica je isti (const) i iznosi 1,76*10 11 Kl/kg.

4.4. Budući da je kvant elementarne energije automatski kvant elementarne mase, masa elektrona (uzimajući u obzir prisutnost frakcijskih čestica 1/3 i 2/3) trebala bi imati vrijednosti koje su višekratnici masa tri negativna polu-kvanta. (Vidi također “Foton. Struktura fotona. Princip kretanja. paragraf 3.4.)

4.5. Određivanje unutarnje strukture elektrona vrlo je teško iz mnogo razloga; međutim, od velikog je interesa razmotriti, barem u prvoj aproksimaciji, utjecaj dviju komponenti (električne i magnetske) na unutarnju strukturu elektrona. Pogledajte sl. 7.

sl.7. Unutarnja struktura elektron, opcije:

Opcija 1. Svaki par negativnih polukvantnih režnjeva formira "mikroelektrone", koji zatim formiraju elektron. U ovom slučaju, broj "mikroelektrona" mora biti višekratnik tri.

Opcija #2. Elektron je dvokomponentna čestica koja se sastoji od dva spojena neovisna hemisferična monopola - električnog (-) i magnetskog (N).

Opcija #3. Elektron je dvokomponentna čestica koja se sastoji od dva monopola – električnog i magnetskog. U ovom slučaju, sferni magnetski monopol nalazi se u središtu elektrona.

Opcija broj 4. Druge opcije.

Očigledno se može razmotriti opcija kada električno (-) i magnetsko polje (N) mogu postojati unutar elektrona ne samo u obliku kompaktnih monopola, već i u obliku homogene tvari, odnosno formirati praktički bezstrukturnu tvar ? kristalno? homogena? čestica. Međutim, to je vrlo upitno.

4.6. Svaka od opcija predloženih za razmatranje ima svoje prednosti i nedostatke, na primjer:

a) Mogućnosti br. 1. Elektroni ovog dizajna omogućuju jednostavno stvaranje frakcijskih čestica s masom i nabojem koji je višekratnik 1/3, ali u isto vrijeme otežavaju objašnjenje vlastitog magnetskog polja elektrona.

b) Opcija br. 2. Taj elektron, kada se kreće oko jezgre atoma, svojim je električnim monopolom stalno usmjeren prema jezgri i stoga može imati samo dvije mogućnosti rotacije oko svoje osi - u smjeru kazaljke na satu ili suprotno (Paulijevo isključenje?) itd.

4.7. Prilikom razmatranja navedenih (ili novopredloženih) opcija, nužno je uzeti u obzir stvarna svojstva i karakteristike elektrona, kao i uzeti u obzir niz obveznih zahtjeva, na primjer:

— prisutnost električnog polja (naboja);

— prisutnost magnetskog polja;

— ekvivalentnost nekih parametara, na primjer: masa elektrona je ekvivalentna njegovom naboju i obrnuto;

— sposobnost formiranja frakcijskih čestica s masom i nabojem višekratnicima od 1/3;

— prisutnost skupa kvantnih brojeva, spina itd.

4.8. Elektron se pojavio kao dvokomponentna čestica, u kojoj je jedna polovica (1/2) zgusnuto električno polje-minus (električni monopol-minus), a druga polovica (1/2) je zgusnuto magnetsko polje (magnetski monopol). -N). Međutim, treba imati na umu sljedeće:

- električna i magnetska polja pod određenim uvjetima mogu generirati jedno drugo (transformirati jedno u drugo);

— elektron ne može biti jednokomponentna čestica i sastojati se 100% od minus polja, budući da će se jednostruko nabijeno minus polje raspasti zbog odbojnih sila. Zato unutar elektrona mora postojati magnetska komponenta.

4.9. Nažalost, izvršiti puna analiza U ovom radu nije moguće analizirati sve prednosti i nedostatke predloženih opcija i odabrati jedinu ispravnu opciju za unutarnju strukturu elektrona.

Dio 5. “Valna svojstva elektrona.”

5.1. “Krajem 1924. postalo je općeprihvaćeno gledište prema kojem se elektromagnetsko zračenje ponaša dijelom kao valovi, a dijelom kao čestice... I baš u to vrijeme Francuz Louis de Broglie, koji je u to vrijeme bio apsolvent, došao je na briljantnu ideju: zašto isto ne bi moglo vrijediti i za tvari? Louis de Broglie je na česticama radio suprotno od onoga što je Einstein radio na svjetlosnim valovima. Einstein je povezao elektromagnetske valove sa česticama svjetlosti; de Broglie je povezao kretanje čestica sa širenjem valova, koje je nazvao valovima materije. De Brogliejeva hipoteza temeljila se na sličnosti jednadžbi koje opisuju ponašanje svjetlosnih zraka i čestica materije i bila je čisto teorijske prirode. Eksperimentalne činjenice bile su potrebne da to potvrde ili opovrgnu.” (c)

5.2. “Godine 1927. američki fizičari K. Davisson i K. Germer otkrili su da kada se elektroni “reflektiraju” od površine kristala nikla, maksimumi se pojavljuju pod određenim kutovima refleksije. Slični podaci (pojava maksimuma) već su bili dostupni iz promatranja difrakcije rendgenskih valova na kristalnim strukturama. Stoga se pojava ovih maksimuma u reflektiranim elektronskim zrakama ne može objasniti na bilo koji drugi način osim na temelju ideja o valovima i njihovoj difrakciji. Tako, valna svojstvačestice - elektroni (i de Broglieova hipoteza) dokazani su eksperimentom." (c)

5.3. Međutim, razmatranje procesa nastajanja ocrtano u ovom radu korpuskularna svojstva za foton (vidi sl. 5.) omogućuje nam izvlačenje sasvim jasnih zaključaka:

a) kako se valna duljina smanjuje od 10 -4 do 10 - 10 (C)(C)(C)(C)(C)cm električno i magnetsko polje fotona su zbijena

(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)b) sa zbijanjem električnog i magnetskog polja na "razdjelnici", brzi počinje povećanje “gustoće” polja i već u području X zraka gustoća polja je usporediva s gustoćom “obične” čestice.

c) dakle, rendgenski foton se u interakciji s preprekom više ne odbija od prepreke kao val, već se od nje počinje odbijati kao čestica.

5.4. To je:

a) već u području mekih rendgenskih zraka elektromagnetska polja fotona postala su toliko gusta da je vrlo teško otkriti njihova valna svojstva. Citat: “Što je kraća valna duljina fotona, to je teže detektirati svojstva vala i izraženija svojstva čestice.”

b) u tvrdom rendgenskom i gama području fotoni se ponašaju kao 100% čestice i kod njih je gotovo nemoguće otkriti valna svojstva. Odnosno: rendgenski i gama foton potpuno gubi svojstva vala i pretvara se u stopostotnu česticu. Citat: “Energija kvanta u rendgenskom i gama području je toliko visoka da se zračenje ponaša gotovo u potpunosti kao tok čestica” (c).

c) dakle, u pokusima raspršenja fotona X-zraka s površine kristala više nije bio val, već obična čestica koja se odbijala od površine kristala i ponavljala strukturu kristalne rešetke.

5.5. Prije pokusa K. Davissona i K. Germera već su postojali eksperimentalni podaci o opažanju difrakcije rendgenskih valova na kristalnim strukturama. Stoga su, dobivši slične rezultate u eksperimentima s raspršenjem elektrona na kristalu nikla, elektronu automatski pripisali valna svojstva. Međutim, elektron je "čvrsta" čestica koja ima stvarnu masu mirovanja, dimenzije itd. Nije elektron-čestica ta koja se ponaša kao foton-val, već rendgenski foton ima (i pokazuje) sva svojstva od čestice. Ne reflektira se elektron od prepreke kao foton, već se foton X-zraka reflektira od prepreke kao čestica.

5.6. Dakle: elektron (i druge čestice) nije imao, nema i ne može imati nikakva “valna svojstva”. I nema preduvjeta, a još manje mogućnosti da se to stanje promijeni.

Dio 6. Zaključci.

6.1. Elektron i pozitron su prve i temeljne čestice čija je prisutnost odredila pojavu kvarkova, protona, vodika i svih ostalih elemenata periodnog sustava elemenata.

6.2. Povijesno se jedna čestica nazivala elektronom i davala joj se predznak minus (materija), a druga se nazivala pozitron i davala joj se predznak plus (antimaterija). "Složili su se smatrati električni naboj elektrona negativnim u skladu s ranijim dogovorom da se naboj naelektriziranog jantara nazove negativnim" (c).

6.3. Elektron se može pojaviti (pojaviti = roditi) samo u paru s pozitronom (par elektron-pozitron). Pojava u prirodi barem jednog "nesparenog" (jednog) elektrona ili pozitrona je kršenje zakona održanja naboja, opće električne neutralnosti materije, i tehnički je nemoguće.

6.4. Do stvaranja para elektron-pozitron u Coulombovom polju nabijene čestice dolazi nakon diobe elementarnih fotonskih kvanta u uzdužnom smjeru na dva sastavna dijela: negativni – iz kojeg nastaje minus čestica (elektron) i pozitivni – iz kojeg se stvara minus čestica (elektron). nastaje plus čestica (pozitron). Dijeljenje električki neutralnog fotona u uzdužnom smjeru na dva dijela apsolutno jednake mase, ali različitih naboja (i magnetskih polja) prirodno je svojstvo fotona, proizašlo iz zakona očuvanja naboja, itd. Prisutnost “unutar ” elektron čak i beznačajnih količina „plus čestica” , a „unutar” pozitrona — „minus čestica” — je isključen. Prisutnost električki neutralnih “čestica” (ostatci, komadići, fragmenti itd.) matičnog fotona unutar elektrona i protona također je isključena.

6.5. Iz nepoznatih razloga, apsolutno svi elektroni i pozitroni rođeni su kao standardne "maksimalno-minimalne" čestice (to jest, ne mogu biti veće i manje u masi, naboju, dimenzijama i drugim karakteristikama). Nastanak bilo kakvih manjih ili većih plus čestica (pozitrona) i minus čestica (elektrona) iz elektromagnetskih fotona je isključen.

6.6. Unutarnja struktura elektrona jedinstveno je unaprijed određena slijedom njegovog pojavljivanja: elektron je formiran kao dvokomponentna čestica, koja je 50% zgusnuto električno polje-minus (električni monopol-minus), a 50% zgusnuto magnetsko polje (magnetski monopol-N). Ta se dva monopola mogu smatrati različito nabijenim česticama između kojih nastaju sile međusobnog privlačenja (adhezije).

6.7. Magnetski monopoli postoje, ali ne u slobodnom obliku, već samo kao komponente elektrona i pozitrona. U ovom slučaju magnetski monopol (N) je sastavni dio elektrona, a magnetski monopol (S) sastavni dio pozitrona. Prisutnost magnetske komponente "unutar" elektrona je obavezna, jer samo magnetski monopol-(N) može formirati vrlo jaku (i snagu bez presedana) vezu s jednostruko nabijenim električnim monopolom-minus.

6.8. Elektroni i pozitroni imaju najveću stabilnost i čestice su čiji je raspad teoretski i praktično nemoguć. Oni su nedjeljivi (u smislu naboja i mase), odnosno: isključena je spontana (ili prisilna) dioba elektrona ili pozitrona na nekoliko kalibriranih ili "različitih" dijelova.

6.9. Elektron je vječan i ne može “nestati” dok ne naiđe na drugu česticu koja ima električni i magnetski naboj jednake veličine, ali suprotnog predznaka (pozitron).

6.10. Pošto od Elektromagnetski valovi Ako se mogu pojaviti samo dvije standardne (kalibrirane) čestice: elektron i pozitron, onda na njihovoj osnovi mogu nastati samo standardni kvarkovi, protoni i neutroni. Stoga se sva vidljiva (barionska) materija našeg i svih drugih svemira sastoji od identičnih kemijski elementi(mendeljejeva tablica) i posvuda vrijede iste fizikalne konstante i temeljni zakoni, slični "našim" zakonima. Pojavljivanje bilo gdje beskrajni prostor"ostale" elementarne čestice i "ostali" kemijski elementi su isključeni.

6.11. Sva vidljiva tvar u našem Svemiru nastala je od fotona (pretpostavlja se iz mikrovalnog područja) prema jedinoj mogućoj shemi: foton → par elektron-pozitron → frakcijske čestice → kvarkovi, gluon → proton (vodik). Dakle, sva “kruta” materija našeg Svemira (uključujući i Homo sapiensa) su kondenzirana električna i magnetska polja fotona. Druge “materije” za njegovo formiranje u Kosmosu nije bilo, nema i ne može biti.

p.s. Je li elektron neiscrpan?

Svojstva

Naboj elektrona je nedjeljiv i jednak −1,602176565(35)·10−19 C (ili −4,80320427(13)·10−10 jedinica SGSE naboja u SGSE sustavu ili −1,602176565(35)·10−20 jedinica. SGSM u SGSM sustavu); prvi put je izravno izmjeren u eksperimentima ( Engleski) A.F.Ioffe (1911.) i R. Millikan (1912.). Ova veličina služi kao mjerna jedinica za električni naboj drugih elementarnih čestica (za razliku od naboja elektrona, elementarni naboj obično se uzima s pozitivnim predznakom). Masa elektrona je 9,10938291(40)·10−31 kg.

Kg je masa elektrona.

Cl - naboj elektrona.

C/kg je specifični naboj elektrona.

Spin elektrona u jedinicama

Prema suvremenim pojmovima fizike elementarnih čestica, elektron je nedjeljiv i bez strukture (barem do udaljenosti od 10-17 cm). Elektron sudjeluje u slabim, elektromagnetskim i gravitacijskim interakcijama. Pripada skupini leptona i (zajedno sa svojom antičesticom, pozitronom) najlakši je od nabijenih leptona. Prije otkrića mase neutrina, elektron se smatrao najlakšom od masivnih čestica - njegova je masa otprilike 1836 puta manja od mase protona. Spin elektrona je 1/2, i stoga je elektron fermion. Kao svaka nabijena čestica sa spinom, elektron ima magnetski moment, a magnetski moment se dijeli na normalni dio i anomalni magnetski moment. Ponekad se i sami elektroni i pozitroni smatraju elektronima (na primjer, smatrajući ih općim elektron-pozitronskim poljem, rješenjem Diracove jednadžbe). U tom slučaju negativno nabijeni elektron naziva se negatron, a pozitivno nabijen elektron pozitron. [ izvor nije naveden 120 dana]

Budući da je u periodičnom potencijalu kristala, elektron se smatra kvazičesticom, čija se efektivna masa može značajno razlikovati od mase elektrona.

Slobodni elektron ne može apsorbirati foton, ali ga može raspršiti (vidi Compton efekt).

Etimologija i povijest otkrića

Naziv "elektron" dolazi od grčke riječi ἤλεκτρον, što znači "jantar": još u drevna grčka Prirodnjaci su provodili eksperimente - trljali su komade jantara vunom, nakon čega su počeli privlačiti male predmete na sebe. Izraz "elektron" kao naziv temeljne nedjeljive jedinice naboja u elektrokemiji predložio je J. J. Stoney ( Engleski) 1894. (samu jedinicu uveo je on 1874.). Otkriće elektrona kao čestice pripada E. Wichertu i J. J. Thomsonu, koji su 1897. ustanovili da omjer naboja i mase katodnih zraka ne ovisi o izvornom materijalu. (vidi Otkriće elektrona)

Otkriće valnih svojstava. Prema de Broglieovoj hipotezi (1924.), elektron (kao i svi drugi materijalni mikroobjekti) ima ne samo korpuskularna, već i valna svojstva. De Broglieva valna duljina nerelativističkog elektrona jednaka je , gdje je brzina elektrona. Sukladno tome, elektroni, poput svjetlosti, mogu doživjeti interferenciju i difrakciju. Valna svojstva elektrona eksperimentalno su otkrili 1927. američki fizičari K. Davisson i L. Germer (pokus Davisson-Jermer) te neovisno o njima engleski fizičar J. P. Thomson.

Korištenje

Većina niskoenergetskih izvora elektrona koristi fenomene termoelektronske emisije i fotoelektronske emisije. Visokoenergetski elektroni, s energijama od nekoliko keV do nekoliko MeV, emitiraju se u procesima beta raspada i unutarnje pretvorbe radioaktivnih jezgri. Elektroni emitirani u beta raspadu ponekad se nazivaju beta čestice ili beta zrake. Akceleratori služe kao izvori elektrona veće energije.

Kretanje elektrona u metalima i poluvodičima omogućuje lak prijenos i kontrolu energije; ovo je jedan od temelja moderne civilizacije i koristi se gotovo posvuda u industriji, komunikacijama, informatici, elektronici iu svakodnevnom životu. Brzina drifta elektrona u vodičima je vrlo mala (~0,1-1 mm/s), ali se električno polje širi brzinom svjetlosti. U tom smislu, struja u cijelom krugu uspostavlja se gotovo trenutno.

Snopovi elektrona, ubrzani do visokih energija, na primjer, u linearnim akceleratorima, jedno su od glavnih sredstava za proučavanje strukture atomskih jezgri i prirode elementarnih čestica. Prozaičnija primjena elektronskih zraka su televizori i monitori s katodnim cijevima (kineskopi). Elektronski mikroskop također iskorištava sposobnost elektronskih zraka da poštuju zakone elektronske optike. Prije izuma tranzistora, gotovo sva radiotehnika i elektronika temeljili su se na vakuumskim vakuumskim cijevima, koje su koristile kontrolu kretanja elektrona u vakuumu pomoću električnih (ponekad magnetskih) polja. Elektrovakuumski uređaji (EVD) i dalje se koriste u ograničenoj mjeri u naše vrijeme; najčešća primjena su magnetroni u generatorima mikrovalna pećnica i gore spomenute katodne cijevi (CRT) u televizorima i monitorima.

Elektron kao kvazičestica

Ako je elektron u periodičnom potencijalu, njegovo se gibanje smatra gibanjem kvazičestice. Njegova stanja su opisana kvazivalnim vektorom. Glavna dinamička karakteristika u slučaju kvadratnog zakona disperzije je efektivna masa, koja se može značajno razlikovati od mase slobodnog elektrona i opći slučaj je tenzor.

Elektron i svemir

Poznato je da su od svakih 100 nukleona u svemiru 87 protoni, a 13 neutroni (potonji se uglavnom nalaze u jezgrama helija). Da bi se osigurala ukupna neutralnost tvari, broj protona i elektrona mora biti jednak. Gustoća barionske (promatrane optičkim metodama) mase, koja se uglavnom sastoji od nukleona, prilično je poznata (jedan nukleon na 0,4 kubnih metara). Uzimajući u obzir radijus promatranog svemira (13,7 milijardi svjetlosnih godina), može se izračunati da je broj elektrona u ovom volumenu ~10 80, što je usporedivo s velikim Diracovim brojevima.

vidi također

• Teorija jednoelektronskog svemira
• Struja
• Elektronika
• Fotomultiplikatorska cijev
• Električna svjetiljka

Elektron je negativno nabijena elementarna čestica koja pripada klasi leptona (vidi Elementarne čestice), nositelj najmanje dosad poznate mase i najmanjeg električnog naboja u prirodi. Otkrio ga je 1897. engleski znanstvenik J. J. Thomson.

elektron - komponenta atoma, broj elektrona u neutralnom atomu jednak je atomskom broju, tj. broju protona u jezgri.

Prva točna mjerenja električnog naboja elektrona provedena su 1909.-1913. Američki znanstvenik R. Milliken. Moderna vrijednost apsolutne vrijednosti elementarnog naboja je e = (4,803242 ± 0,000014) 10 -10 jedinica SGSE ili približno 1,6 10 -19 C. Vjeruje se da je ovaj naboj doista "elementaran", to jest, ne može se podijeliti na dijelove, a naboji bilo kojeg objekta su njegovi cijeli višekratnici. Možda ste čuli za kvarkove s električnim nabojem e/3 i 2e/3, ali očito su oni čvrsto zatvoreni unutar hadrona i ne postoje u slobodnom stanju. Zajedno s Planckovom konstantom ħ i brzinom svjetlosti c, elementarni naboj tvori bezdimenzionalnu konstantu α = e 2 /ħc ≈ 1/137. Konstanta fine strukture α jedan je od najvažnijih parametara kvantne elektrodinamike; ona određuje intenzitet elektromagnetskih međudjelovanja (najprecizniji moderno značenjeα -1 = 137,035963 ± 0,000015).

Masa elektrona m e = (9,109534 ± 0,000047) 10 -28 g (u energetskim jedinicama ≈0,5 MeV/s 2). Ako vrijede zakoni održanja energije i električnog naboja, tada su zabranjeni bilo kakvi raspadi elektrona, kao što je e - → ν e + γ itd. Dakle, elektron je stabilan; Eksperimentalno je utvrđeno da mu je životni vijek najmanje 10 22 godine.

Godine 1925. američki fizičari S. Goudsmit i J. Uhlenbeck uveli su unutarnji kutni moment elektrona - spin (s) - kako bi objasnili značajke atomskih spektara. Spin elektrona jednak je polovici Planckove konstante (ħ = 1,055 10 -34 J/s), ali fizičari obično jednostavno kažu da je spin elektrona 1/2: s = 1/2. Sa spinom elektrona povezan je njegov vlastiti magnetski moment M = g e s(eħ/2m e c). Vrijednost eħ/2m e c = 9,274 10 -21 erg/G naziva se Bohrov magneton MB (ovo je mjerna jedinica magnetskog momenta prihvaćena u atomskoj i nuklearnoj fizici; ovdje ħ - Planckova konstanta, e i m - apsolutna vrijednost naboj i masa elektrona, c - brzina svjetlosti); numerički koeficijent g e je g faktor elektrona. Iz Diracove kvantnomehaničke relativističke jednadžbe (1928.) slijedila je vrijednost g e = 2, tj. magnetski moment elektrona trebao je biti jednak točno jednom Bohrovu magnetonu.

Međutim, 1947. godine u eksperimentima je otkriveno da je magnetski moment približno 0,1% veći od Bohrovog magnetona. Objašnjenje ove činjenice dano je uzimajući u obzir polarizaciju vakuuma u kvantnoj elektrodinamici. Vrlo mukotrpni proračuni dali su teoretsku vrijednost g e = 2 (1,001159652460 ± 0,000000000148), koja se može usporediti sa suvremenim (1981.) eksperimentalnim podacima:

za elektron g e = 2 (1,001159652200 ± 0,000000000040) i pozitron g e = 2 (1,001159652222 ± 0,000000000050). Vrijednosti su izračunate i izmjerene s točnošću od dvanaest decimalnih mjesta, a točnost eksperimentalnog rada veća je od točnosti teoretskih izračuna. Ovo su najpreciznija mjerenja u fizici elementarnih čestica.

Osobitosti gibanja elektrona u atomima, koje se pokorava jednadžbama kvantne mehanike, određuju optička, električna, magnetska, kemijska i mehanička svojstva tvari.

Elektroni sudjeluju u elektromagnetskim, slabim i gravitacijskim međudjelovanjima (vidi Jedinstvo sila prirode). Da, zbog elektromagnetski proces dolazi do anihilacije elektrona i pozitrona uz nastanak dva γ-kvanta: e + + e - → γ + γ. Visokoenergetski elektroni i pozitroni mogu sudjelovati i u drugim procesima elektromagnetske anihilacije uz nastanak hadrona: e + + e - hadroni. Sada se takve reakcije intenzivno proučavaju na brojnim akceleratorima koji koriste sudarajuće e + e - - zrake (vidi Akceleratori nabijenih čestica).

Slabe interakcije elektrona očituju se, na primjer, u procesima s narušavanjem pariteta (vidi Paritet) u atomskim spektrima ili u reakcijama između elektrona i neutrina ν μ μ + e - → ν μ μ + e - .

Nema podataka o unutarnjoj strukturi elektrona. Moderne teorije dolaze iz ideje o leptonima kao točkastim česticama. Trenutno je to eksperimentalno potvrđeno do udaljenosti od 10 -16 cm Novi podaci mogu se pojaviti tek s povećanjem energije sudara čestica u budućim akceleratorima.

Elektron je elementarna čestica koja ima negativan električni naboj. Jednako je -1. Elektron je dio svih atoma, pa prema tome i svake tvari. Elektron je najlakša električki nabijena čestica. Elektroni se obično označavaju s "e−".

Što je važno znati o elektronima

U metalu se neki elektroni mogu slobodno kretati jer nisu vezani za atome, što metale čini dobrim vodičima električne energije. Zbog svoje male mase elektron je čestica koja je najviše uključena u razvoj parcijalne teorije relativnosti, kvantne mehanike, relativističke kvantna teorija polja.

Opće je prihvaćeno da su u naše vrijeme jednadžbe koje opisuju ponašanje elektrona u svim fizičkim uvjetima potpuno poznate. Svi elektroni podliježu Dirac-Fermijevoj statistici. To je izraženo u Paulijevom principu, prema kojem dva elektrona ne mogu postojati u istom kvantnom stanju.

Jedna implikacija ovog načela je da stanja valentnih elektrona (najslabije vezanih elektrona), koji određuju kemijska svojstva atoma, ovise o broju naboja (atomskom broju), koji je jednak broju elektrona u atomu.

Druga posljedica je da "oblaci" elektrona koji obavijaju jezgre atoma imaju otpor prema njihovom preklapanju. Kao rezultat toga, tvar nastoji zauzeti određeni prostor. Sada znate što je elektron, ali koje su njegove karakteristike?

Karakteristike elektrona

Kako i priliči svim elementarnim česticama, broj osnovnih karakteristika elektrona je mali:

1. Masa (me, mjereno u MeV ili gramima);
2. Naboj (?e, mjereno u C);
3. Spin (1/2ć, mjereno u J s, gdje je ć Planckova konstanta h podijeljena s 2).

Sve ostale karakteristike elektrona izražavaju se kroz te karakteristike, na primjer, magnetski moment, mjeren u J/T.

Elektronska struktura

Građa elektrona slična je građi atoma. Elektron se sastoji od negativno nabijene ljuske i pozitivno nabijene jezgre (masa ove čestice).

Elektronska jezgra sastoji se od elektronskih antineutrina (pozitivnog nuklearnog naboja). Elektronski omotač sastoji se od fotona.

U elektronska ljuska broj fotona više broja antineutrina u jezgri. Budući da elektron ima višak negativnog naboja, on je negativno nabijen. Neutrini su također složena čestica, koji predstavlja vezana stanja fotona i gravitona.

Sada znate sve o tome što je elektron!

Elektron (elementarna čestica)

Ovaj je članak napisao Vladimir Gorunovich za stranicu Wikiknowledge, pod naslovom “Elektron u teoriji polja”, postavljen na ovu stranicu kako bi se zaštitile informacije od vandala, a zatim dopunjen na ovoj stranici.

Teorija polja elementarnih čestica, koja djeluje u okviru ZNANOSTI, temelji se na temeljima koje je dokazala FIZIKA:

• Klasična elektrodinamika,
• Kvantna mehanika
• Zakoni očuvanja temeljni su zakoni fizike.

Ovo je temeljna razlika znanstveni pristup, koristi se u teoriji polja elementarnih čestica - prava teorija mora djelovati strogo unutar zakona prirode: to je ZNANOST.

Iskoristite elementarne čestice koje ne postoje u prirodi, izmislite one koje ne postoje u prirodi temeljne interakcije, ili zamjena interakcija koje postoje u prirodi bajkovitim, ignoriranje zakona prirode, upuštanje u matematičke manipulacije nad njima (stvaranje privida znanosti) - to je sudbina BAJKI koje se izdaju za znanost. Time je fizika skliznula u svijet matematičkih bajki.

1 Polumjer elektrona
2 Električno polje elektrona
3 Magnetski moment elektrona
4 Masa mirovanja elektrona
5 Fizika 21. stoljeća: Elektron (elementarna čestica) - sažetak

Elektron(engleski Electron) - najlakša elementarna čestica sa električno punjenje. Kvantni broj L=1/2 (spin = 1/2) - skupina leptona, podskupina elektrona, električni naboj -e (sistematizacija prema teoriji polja elementarnih čestica). Stabilnost elektrona je posljedica prisutnosti električnog naboja, u odsutnosti kojeg bi se elektron raspao slično kao mionski neutrino.

Prema teoriji polja elementarnih čestica, elektron se sastoji od rotirajuće polarizirane varijable elektromagnetsko polje s konstantnom komponentom.

Struktura elektromagnetskog polja elektrona(E-konstantno električno polje, H-konstantno magnetsko polje, žuta boja označeno izmjenično elektromagnetsko polje)

Energetska bilanca (postotak ukupne unutarnje energije):

• konstantno električno polje (E) - 0,75%,
• konstantno magnetsko polje (H) - 1,8%,
• izmjenično elektromagnetsko polje - 97,45%.

To objašnjava izražena valna svojstva elektrona i njegovu nevoljkost da sudjeluje u nuklearnim interakcijama. Struktura elektrona prikazana je na slici.

1 Polumjer elektrona

Radijus elektrona (udaljenost od središta čestice do mjesta gdje se postiže najveća gustoća mase) određuje se formulom:

jednako 1,98 ∙10 -11 cm.

Zauzeto elektronom, određeno formulom:

jednak 3,96 ∙ 10 -11 cm. Polumjer prstenastog područja koje zauzima izmjenično elektromagnetsko polje elektrona dodan je vrijednosti r 0~. Mora se zapamtiti da se dio vrijednosti mase mirovanja koncentriran u konstantnim (električnim i magnetskim) poljima elektrona nalazi izvan ovog područja, u skladu sa zakonima elektrodinamike.

Elektron je veći od bilo koje atomske jezgre i stoga ne može biti prisutan u atomske jezgre, ali se rađa u procesu raspada neutrona, kao što se pozitron rađa u procesu raspada u jezgri protona.

Izjave da je radijus elektrona oko 10 -16 cm nisu dokazane i proturječe klasičnoj elektrodinamici. S takvim linearnim dimenzijama, elektron mora biti teži od protona.

2 Električno polje elektrona

Električno polje elektrona sastoji se od dva područja: vanjsko područje s negativnim nabojem i unutarnje područje s pozitivnim nabojem. Veličina unutarnjeg područja određena je polumjerom elektrona. Razlika u naboju vanjskog i unutarnjeg područja određuje ukupni električni naboj elektrona -e. Njegova kvantizacija temelji se na geometriji i strukturi elementarnih čestica.

električno polje elektrona u točki (A) u dalekoj zoni (r > > r e) točno, u SI sustavu jednako je:

Električno polje elektrona u dalekoj zoni (r > > r e) potpuno je jednako u SI sustavu:

Gdje n= r/|r| - jedinični vektor od središta elektrona u smjeru točke promatranja (A), r - udaljenost od središta elektrona do točke promatranja, e - elementarni električni naboj, vektori označeni masnim slovima, ε 0 - električni konstanta, r e = Lħ/(m 0~ c ) je radijus elektrona u teoriji polja, L je glavni kvantni broj elektrona u teoriji polja, ħ je Planckova konstanta, m 0~ je količina mase zatvorena u izmjenično elektromagnetsko polje elektrona u mirovanju, c je brzina svjetlosti. (U GHS sustavu nema množitelja.)

Ovi matematički izrazi su točni za udaljenu zonu električnog polja elektrona: (r>>r e), a neutemeljene izjave da “električno polje elektrona ostaje kulonsko do udaljenosti od 10 -16 cm” nemaju nikakve veze sa stvarnošću - ovo je jedna od bajki koja proturječi klasičnoj elektrodinamici.

Prema teoriji polja elementarnih čestica, konstantno električno polje elementarnih čestica s kvantnim brojem L>0, nabijenih i neutralnih, stvara konstantna komponenta elektromagnetskog polja odgovarajuće elementarne čestice. A polje električnog naboja nastaje kao rezultat prisutnosti asimetrije između vanjske i unutarnje hemisfere, stvarajući električna polja suprotnih predznaka. Za nabijene elementarne čestice polje elementarnog električnog naboja nastaje u dalekoj zoni, a predznak električnog naboja određen je predznakom električnog polja koje stvara vanjska hemisfera.U bližoj zoni to polje ima složene strukture i dipol je, ali dipolni trenutak ne posjeduje. Za približan opis ovog polja kao sustava točkastih naboja, bit će potrebno najmanje 6 "kvarkova" unutar elektrona - bolje je ako uzmete 8 "kvarkova". Jasno je da ovo nadilazi standardni model.

Elektron, kao i svaka druga nabijena elementarna čestica, može imati dva električna naboja i, prema tome, dva električna radijusa:

• električni radijus vanjskog konstantnog električnog polja (naboj -1,25e) - r q- = 3,66 10 -11 cm.
• električni polumjer unutarnjeg konstantnog električnog polja (naboj +0,25e) - r q+ = 3 10 -12 cm.

Ove karakteristike električnog polja elektrona odgovaraju raspodjeli 1. teorije polja elementarnih čestica. Fizika još nije eksperimentalno utvrdila točnost te raspodjele i koja raspodjela najtočnije odgovara stvarnoj strukturi konstantnog električnog polja elektrona u bliskoj zoni.

Električni radijus označava prosječno mjesto električnog naboja jednoliko raspoređenog po obodu, stvarajući slično električno polje. Oba električna naboja leže u istoj ravnini (ravnini rotacije izmjeničnog elektromagnetskog polja elementarne čestice) i imaju zajedničko središte koje se poklapa sa središtem rotacije izmjeničnog elektromagnetskog polja elementarne čestice.

Jakost električnog polja E elektrona u bliskoj zoni(r ~ r e), u SI sustavu, kao vektorski zbroj, približno je jednak:

Gdje n-=r-/r - jedinični vektor od bliže (1) ili dalje (2) točke naboja q - elektron u smjeru točke promatranja (A), n+=r +/r - jedinični vektor od bliže (1) ili dalje (2) točke naboja q + elektron u smjeru točke promatranja (A), r - udaljenost od središta elektrona do projekcije točke promatranja na elektronska ravnina, q - - vanjski električni naboj -1,25 e, q + - unutarnji električni naboj +0,25e, vektori su označeni masnim slovima, ε 0 - električna konstanta, z - visina točke promatranja (A) (udaljenost od točka promatranja na elektronsku ravninu), r 0 - normalizacijski parametar. (U GHS sustavu nema množitelja.)

S obzirom matematički izraz je zbroj vektora i mora se izračunati prema pravilima zbrajanja vektora, budući da se radi o polju dva raspodijeljena električna naboja (q - =-1,25e i q + =+0,25e). Prvi i treći izraz odgovaraju bližim točkama naboja, drugi i četvrti - udaljenim. Ovaj matematički izraz ne funkcionira u unutarnjem (prstenastom) području elektrona, generirajući njegova konstantna polja (ako su dva uvjeta istovremeno ispunjena: r

Potencijal električnog polja elektrona u točki (A) u bliskoj zoni(r ~ r e), u SI sustavu približno je jednako:

gdje je r 0 normalizirajući parametar, čija se vrijednost može razlikovati od one u formuli E. (U SGS sustavu nema faktora.) Ovaj matematički izraz ne funkcionira u unutarnjem (prstenastom) području elektrona, generirajući njegovu konstantna polja (ako su istovremeno ispunjena dva uvjeta: r

Kalibracija r 0 za oba izraza bliskog polja mora se izvesti na granici područja koje stvara konstantna elektronska polja.

3 Magnetski moment elektrona

Za razliku od kvantne teorije, teorija polja elementarnih čestica tvrdi da magnetska polja elementarnih čestica ne nastaju rotacijom spina električnih naboja, već postoje istovremeno s konstantnim električnim poljem kao konstantna komponenta elektromagnetskog polja. Dakle, sve elementarne čestice s kvantnim brojem L>0 imaju magnetska polja.

Budući da se vrijednosti glavnog kvantnog broja L i spina leptona podudaraju, vrijednosti magnetskih momenata nabijenih leptona u obje teorije također se mogu podudarati.

Teorija polja elementarnih čestica ne smatra magnetski moment elektrona anomalnim - njegova vrijednost određena je skupom kvantnih brojeva do te mjere da kvantna mehanika radi u elementarnoj čestici.

Dakle, glavni magnetski moment elektrona stvara struja:

• (-) s magnetskim momentom -0,5 eħ/m 0e c

Da bi se dobio rezultirajući magnetski moment elektrona, potrebno je pomnožiti s postotkom energije izmjeničnog elektromagnetskog polja, podijeljeno sa 100 posto, i dodati komponentu spina (vidi Teorija polja izvora elementarnih čestica), rezultat je 0,5005786 eħ/m 0e s. Da bi se pretvorio u obične Bohrove magnetone, dobiveni broj mora se pomnožiti s dva.

4 Masa mirovanja elektrona

U skladu s klasičnom elektrodinamikom i Einsteinovom formulom, masa mirovanja elementarnih čestica s kvantnim brojem L>0, uključujući i elektron, definirana je kao ekvivalent energije njihovih elektromagnetskih polja:

gdje je određeni integral uzet po cijelom elektromagnetskom polju elementarne čestice, E je jakost električnog polja, H je jakost magnetskog polja. Ovdje se uzimaju u obzir sve komponente elektromagnetskog polja: konstantno električno polje, konstantno magnetsko polje, izmjenično elektromagnetsko polje.

Kao što slijedi iz gornje formule, vrijednost mase mirovanja elektrona ovisi o uvjetima u kojima se elektron nalazi. Dakle, stavljanjem elektrona u konstantno vanjsko električno polje utjecati ćemo na E 2 što će utjecati na masu čestice. Slična situacija nastaje kada se elektron stavi u konstantno magnetsko polje.

5 Fizika 21. stoljeća: Elektron (elementarna čestica) - sažetak

otvoren pred tobom Novi svijet- svijet dipolnih polja za čije postojanje fizika 20. stoljeća nije ni slutila. Vidjeli ste da elektron nema jedan, nego dva električna naboja (vanjski i unutarnji) i dva odgovarajuća električna radijusa. Vidjeli ste da su linearne dimenzije elektrona znatno veće od linearnih dimenzija protona. Vidjeli ste što čini masu mirovanja elektrona i da je zamišljeni Higgsov bozon ostao bez posla (odluke Nobelovog komiteta još nisu zakoni prirode...). Štoviše, veličina mase ovisi o poljima u kojima se elektron nalazi. Sve to nadilazi koncepte koji su dominirali fizikom u drugoj polovici dvadesetog stoljeća. - Fizika 21. stoljeća - Nova fizika prelazi na novu razinu znanja o materiji.

Vladimir Gorunovič

Ovaj izraz ima i druga značenja, pogledajte Elektron (značenja). "Electron 2" "Electron" serija od četiri sovjetska umjetni sateliti Zemlja je lansirana 1964. Svrha ... Wikipedia

Elektron- (Novosibirsk, Rusija) Kategorija hotela: hotel s 3 zvjezdice Adresa: 2nd Krasnodonsky Lane ... Katalog hotela

- (simbol e, e), prvi element. h tsa otkrivena u fizici; mater. nositelj najmanje mase i najmanje električne snage. naboj u prirodi. E. sastavni dio atoma; njihov broj u neutr. atom je jednak at. broj, tj. broj protona u jezgri. Naboj (e) i masa... ... Fizička enciklopedija

Elektron- (Moskva, Rusija) Kategorija hotela: hotel s 2 zvjezdice Adresa: Andropov Avenue 38 zgrada 2 ... Katalog hotela

Elektron- (e, e) (od grč. elektron jantar; tvar koja se lako naelektrizira trenjem), stabilna elementarna čestica negativnog električnog naboja e=1,6´10 19 C i mase 9´10 28 g. Pripada u klasu leptona. Otkrio engleski fizičar... ... Ilustrirano enciklopedijski rječnik

- (e e), stabilna negativno nabijena elementarna čestica sa spinom 1/2, mase cca. 9.10 28 g i magnetski moment jednak Bohrovom magnetonu; pripada leptonima i sudjeluje u elektromagnetskim, slabim i gravitacijskim međudjelovanjima.... ...

- (oznaka e), stabilna ELEMENTARNA ČESTICA s negativnim nabojem i masom mirovanja od 9,1310 31 kg (što je 1/1836 mase PROTONA). Elektrone je 1879. godine otkrio engleski fizičar Joseph Thomson. Kreću se oko CORE-a,... ... Znanstveni i tehnički enciklopedijski rječnik

Post., broj sinonima: 12 delta elektron (1) lepton (7) mineral (5627) ... Rječnik sinonima

Umjetni satelit Zemlje stvoren u SSSR-u za proučavanje radijacijskih pojaseva i Zemljinog magnetskog polja. Lansirani su u parovima, jedan duž putanje koja leži ispod, a drugi iznad radijacijskih pojaseva. Godine 1964. lansirana su 2 para Electrons... Veliki enciklopedijski rječnik

ELEKTRON, ELEKTRON, muž. (grč. elektron jantar). 1. Čestica s najmanjim negativnim električnim nabojem, koja tvori atom u kombinaciji s protonom (fizička). Kretanje elektrona stvara električnu struju. 2. samo jedinice. Lagana legura magnezija,... ... Rječnik Ushakova

ELEKTRON, a, m. (poseban). Elementarna čestica s najmanjim negativnim električnim nabojem. Ozhegovov objašnjavajući rječnik. SI. Ozhegov, N.Yu. Švedova. 1949. 1992. … Ozhegovov objašnjavajući rječnik

knjige

• Elektron. Energija prostora, Landau Lev Davidovich, Kitaigorodsky Alexander Isaakovič. Knjige laureata Nobelova nagrada Lev Landau i Alexander Kitaigorodsky - tekstovi koji preokreću filistarsku ideju svijeta oko nas. Većina nas se stalno suočava s...
• Electron Space Energy, Landau L., Kitaigorodsky A.. Knjige nobelovca Leva Landaua i Alexandera Kitaigorodskog tekstovi su koji preokreću filistarski pojam svijeta oko nas. Većina nas, stalno suočena s...