Знаймо

Додати знання

приховати рекламу

Цей текст може містити помилки.

Електрон



План:


Введення

Електрон
Символ ~ E, ~ e ^ -
Маса 9,10938291 (40) 10 -31 кг [1],

0,510998928 (11) МеВ [1]

Античастинка позитрон
Класи ферміони, лептон
Квантові числа
Електричний заряд -1,602176565 (35) 10 -19 Кл [1]
Спін 1 / 2
Ізотопічний спин 0
Баріонна число 0
Дивина 0
Чарівність 0
Інші властивості
Час життя ∞ (не менше 4,6 10 26 років)
Схема розпаду -
Кваркової склад -

Електрон (від др.-греч. ἤλεκτρον - бурштин [2]) - стабільна, негативно заряджена елементарна частинка, одна з основних структурних одиниць речовини. Є ферміонів (тобто має напівцілий спін ​​). Відноситься до лептона (єдина стабільна частка серед заряджених лептонів). З електронів складаються електронні оболонки атомів, де їх число і положення визначає майже все хімічні властивості речовин. Рух вільних електронів обумовлює такі явища, як електричний струм в провідниках і вакуумі.


1. Властивості

Заряд електрона неподільний і дорівнює -1,602176565 (35) 10 -19 Кл [1] (або -4,80320427 (13) 10 -10 од.заряду СГСЕ в системі СГСЕ або -1,602176565 (35) 10 -20 од. СГСМ в системі СГСМ); він був вперше безпосередньо виміряно у експериментах (англ.) А. Ф. Іоффе ( 1911) і Р. Міллікена ( 1912). Ця величина служить одиницею виміру електричного заряду інших елементарних частинок (на відміну від заряду електрона, елементарний заряд зазвичай береться з позитивним знаком). Маса електрона дорівнює 9,10938291 (40) 10 -31 кг. [1]

~ {M_e} = 9,10938291 (40) ~ {\ cdot} ~ 10 ^ {-31} кг [1] - маса електрона.

~ {E_0} =- 1,602176565 (35) ~ {\ cdot} ~ 10 ^ {-19} Кл [1] - заряд електрона.

~ {\ Frac {e_0} {m_e}} =- 1,758820088 (39) ~ {\ cdot} ~ 10 ^ {11} Кл / кг [1] - питомий заряд електрона.

~ S = {\ frac {1} {2}} - спін ​​електрона в одиницях ~ \ Hbar.

Згідно сучасним уявленням фізики елементарних частинок, електрон неподільний і бесструктурен (як мінімум до відстаней 10 -17 см). Електрон бере участь в слабкому, електромагнітному і гравітаційному взаємодіях. Він належить до групи лептонів і є (разом зі своєю античастицей, позитроном) легчайшим із заряджених лептонів. До відкриття маси нейтрино електрон вважався найбільш легкою з масивних частинок - його маса приблизно в 1836 разів менше маси протона. Спін електрона дорівнює 1 / 2, і, таким чином, електрон відноситься до ферміонами. Як і будь-яка заряджена частка зі спіном, електрон має магнітним моментом, причому магнітний момент ділиться на нормальну частину і аномальний магнітний момент. Іноді до електронів відносять як власне електрони, так і позитрони (наприклад, розглядаючи їх як загальне електрон-позитронне поле, рішення рівняння Дірака). У цьому випадку негативно заряджений електрон називають негатронів, позитивно заряджений - позитроном.

Перебуваючи в періодичному потенціалі кристала, електрон розглядається як квазічастинка, ефективна маса якої може значно відрізнятися від маси електрона.

Вільний електрон не може поглинути фотон, хоча і може розсіяти його (див. ефект Комптона).


2. Етимологія та історія відкриття

Назва "електрон" походить від грецького слова ἤλεκτρον , Що означає " бурштин ": ще в стародавній Греції натуралістами проводилися експерименти - шматки бурштину терли шерстю, після чого ті починали притягувати до себе дрібні предмети. Термін" електрон "як назва фундаментальної неподільної одиниці заряду в електрохімії був запропонований [3] Дж. Дж. Стоуні (англ.) в 1894 (сама одиниця була введена їм у 1874). Відкриття електрона як частки належить Е. Віхерт [4] [5] і Дж. Дж. Томсону, який в 1897 встановив, що відношення заряду до маси для катодних променів не залежить від матеріалу джерела. (Див. Відкриття електрона)

Відкриття хвильових властивостей [6]. Відповідно до гіпотези де Бройля ( 1924), електрон (як і всі інші матеріальні мікрооб'єкти) має не тільки корпускулярним, а й хвильовими властивостями. Де-бройлевская довжина хвилі нерелятівістского електрона дорівнює \ Lambda = \ frac {h} {m_e v} , Де v - Швидкість руху електрона. Відповідно до цього електрони, подібно до світла, можуть відчувати інтерференцію та дифракцію. Хвильові властивості електронів були експериментально виявлені в 1927 американськими фізиками К. Девіссона і Л. Джермером ( Досвід Девіссона - Джермера) і незалежно англійським фізиком Дж. П. Томсоном.


3. Використання

Експерименти з трубкою Крукса вперше продемонстрували природу електронів

У більшості джерел низькоенергетичними електронів використовуються явища термоелектронної емісії і фотоелектронної емісії. Високоенергетичних, з енергією від кількох кеВ до декількох МеВ, електрони випромінюються в процесах бета-розпаду і внутрішньої конверсії радіоактивних ядер. Електрони, що випромінюються в бета-розпаді, іноді називають бета-частинками або бета-променями. Джерелами електронів з більш високою енергією служать прискорювачі.

Рух електронів в металах і напівпровідниках дозволяє легко переносити енергію і керувати нею; це є однією з основ сучасної цивілізації і використовується практично повсюдно в промисловості, зв'язку, інформатики, електроніці, в побуті. Швидкість дрейфу електронів в провідниках дуже мала (~ 0,1-1 мм / с), проте електричне поле поширюється зі швидкістю світла. У зв'язку з цим струм у всій ланцюга встановлюється практично миттєво.

Пучки електронів, прискорені до великих енергій, наприклад, в лінійних прискорювачах, є одним з основних засобів вивчення будови атомних ядер і природи елементарних частинок. Більш прозаїчним застосуванням електронних променів є телевізори і монітори з електронно-променевими трубками ( кінескопами). Електронний мікроскоп також використовує здатність електронних пучків підкорятися законам електронної оптики. До винаходу транзисторів практично вся радіотехніка і електроніка були засновані на вакуумних електронних лампах, де застосовується управління рухом електронів у вакуумі електричними (іноді і магнітними) полями. Електровакуумні прилади (ЕВП) продовжують обмежено використовуватися і в наш час, найбільш поширені застосування - магнетрони в генераторах мікрохвильових печей і вищезгадані електронно-променеві трубки (ЕПТ) в телевізорах і моніторах.


4. Електрон як квазічастинка

Якщо електрон знаходиться в періодичному потенціалі, його рух розглядається як рух квазічастинки. Його статки описуються квазіволновим вектором. Основною динамічною характеристикою в разі квадратичного закону дисперсії є ефективна маса, яка може значно відрізнятися від маси вільного електрона і в загальному випадку є тензором.


5. Електрон і Всесвіт

Відомо [7], що з кожних 100 нуклонів у Всесвіті, 87 є протонами і 13 - нейтронами (останні в основному входять до складу ядер гелію). Для забезпечення загальної нейтральності речовини число протонів і електронів повинно бути однаково. Щільність баріонної (спостерігається оптичними методами) маси, яка складається в основному з нуклонів, досить добре відома (один нуклон на 0,4 кубічного метра) [8]. З урахуванням радіусу спостережуваного Всесвіту (13,7 млрд світлових років) можна підрахувати, що кількість електронів в цьому обсязі становить ~ 10 80, що можна порівняти з великими числами Дірака.


Примітки

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt - physics.nist.gov / cuu / Constants / Table / allascii.txt Fundamental Physical Constants - Complete Listing
  2. Також те ж, що і Електрум : "янтарного кольору сплав золота (80%) з сріблом (20%)" (Черних П. Я. Історико-етимологічний словник).
  3. Stoney, G. Johnstone, " Of the 'Electron,' or Atom of Electricity - dbhs.wvusd.k12.ca.us/webdocs/Chem-History/Stoney-1894.html ". Philosophical Magazine. Series 5, Volume 38, p. 418-420 October 1894.
  4. Wiechert E. / / Schriften d. phys.-kon. Gesell. zu Knigsberg in Pr. 1897. 38. Jg. № 1. Sitzungsber. S. 3-16.
  5. Биков Г. В. До історії відкриття електрона / / Питання історії природознавства і техніки. 1963. Вип. 15. С. 25-29.
  6. БСЕ
  7. Richard N. Boyd Big Bang nucleosynthesis - dx.doi.org/10.1016/S0375-9474 (00) 00707-7 / / Nuclear Physics A. - 2001. - Т. 693. - № 1-2. - С. 249-257.
  8. ASTROPHYSICAL CONSTANTS AND PARAMETERS - pdg.lbl.gov/2007/reviews/astrorpp.pdf

Література

  • Всі відомі властивості електрона систематизовані в огляді Particle Data Group [1] - pdg.lbl.gov/2010/listings/rpp2010-list-electron.pdf (Англ.) .


Квантова електродинаміка п про р

Електрон | Позитрон | Фотон
Аномальний магнітний дипольний момент
Позитрон

Елементарні частинки
Ферміони
Кварки u d c s t b
Лептони e - e + μ - μ + τ - τ + ν e ν e ν μ ν μ ν τ ν τ
Бозони
Калібрувальні бозони γ g W-бозон Z-бозон
Інші Духи
Гіпотетичні
Суперпартнери
Гейджіно Чарджіно Глюіно Гравітіно Нейтраліно
Інші Ксенія Хіггсіно Сферміон
Інші A 0 Ділатон G H 0 J Тахіон X Y W ' Z ' Стерильне нейтрино
Складові частки
Адрони
Ядерна фізика / Гіперони Нуклони ( p p n n ) Δ Λ Σ Ξ Ω
Мезони / Кварконіі π ρ η η ' φ ω J / ψ Υ θ K B D T
Інші Атомні ядра Атоми Екзотичні атоми ( Позитрон Мюонів Кварконій) Молекули
Гіпотетичні
Екзотичні адрони
Екзотичні баріони Дібаріон Пентакварк
Екзотичні мезони Глюбол Тетракварк
Інші Мезон молекула Померон
Квазічастинки Солітон Давидова Екситон Біексітон Магнони Фонон Плазмон Поляритон Полярон Прімесон Ротони Біротон Дірка Електрон Куперовських пара Орбітон Фазон Флуктуон Еніон
Списки Список частинок Список квазічастинок Список баріонів Список мезонів Історія відкриття частинок


Цей текст може містити помилки.

Схожі роботи | скачати

Схожі роботи:
Валентний електрон
Електрон (космічний апарат)
Великий електрон-позитронного коллайдера
© Усі права захищені
написати до нас
Рейтинг@Mail.ru