Поняття, властивості і заряд електрона

Електроном є елементарна частинка, яка є однією з головних одиниць в структурі речовини. Заряд електрона негативний. Самий точні вимірювання були зроблені на початку двадцятого століття Міллікеном і Іоффе.

Заряд електрона дорівнює мінус 1,602176487 (40) * 10^-19Кл.

Через цю величину вимірюється електричний заряд інших дрібних частинок.

Загальне поняття про електрон

У фізиці елементарних частинок йдеться, що електрон - неподільний і не володіє структурою. Він задіяний в електромагнітних і гравітаційних процесах, належить до лептоновой групі, так само як і його античастинка - позитрон. Серед інших лептонів володіє найлегшим вагою. Якщо електрони і позитрони стикаються, це призводить до їх анігіляції. Подібна пара може виникнути з гамма-кванта частинок.

До того як виміряли нейтрино, саме електрон вважався найлегшою часткою. У квантовій механіці його відносять до ферміонами. Також електрон має магнітний момент. Якщо до нього відносять і позитрон, то розділяють позитрон як позитивно заряджену частинку, а електрон називають негатронів, як частку з негативним зарядом.

Окремі властивості електронів

Електрони відносять до першого покоління лептонів, з властивостями частинок і хвиль. Кожен з них наділений станом кванта, яке визначають в результаті вимірювання енергії, спину орієнтації та інших параметрів. Належність до ферміонами у нього розкривається через неможливість перебування в одному стані кванта одночасно двох електронів (за принципом Паулі).

Його вивчають так само, як квазічастинку в періодичному кристалічному потенціал, у якій ефективна маса здатна істотно відрізнятися від маси в стані спокою.

За допомогою руху електронів відбувається електричний струм, магнетизм і термо ЕРС. Заряд електрона в русі утворює магнітне поле. Однак зовнішнє магнітне поле відхиляє частку від прямого напрямку. При прискоренні електрон набуває здатності поглинання або випромінювання енергії в якості фотона. З його безлічі складаються електронні атоміческіе оболонки, число і положення яких визначають хімічні властивості.

Атоміческіе маса в основному складається з ядерних протонів і нейтронів, в той час як маса електронів состовляет порядку 0,06% від всього атомного ваги. Електрична сила Кулона є однією з головних сил, здатних утримувати електрон поруч з ядром. Але коли з атомів створюються молекули і виникають хімічні зв`язки, електрони перерозподіляються в новому утвореному просторі.

У появі електронів беруть участь нуклони і адрони. Ізотопи з радіоактивними властивостями здатні випромінювати електрони. В умовах лабораторій ці частинки можуть вивчатися в спеціальних приладах, а наприклад, телескопи можуть детектувати від них випромінювання в плазмових хмарах.

відкриття

Електрон відкрили німецькі фізики в дев`ятнадцятому столітті, коли вивчали катодні властивості променів. Потім інші вчені стали більш детально вивчати його, виводячи в ранг окремої частки. Вивчався випромінювання та інші пов`язані фізичні явища.

Наприклад, група на чолі з Томсоном оцінила заряд електрона і масу катодних променів, відносини яких, як вона з`ясували, що не залежать від матеріального джерела.
А Беккерель з`ясував, що мінерали випромінюють радіацію самі по собі, а їх бета-промені здатні відхилятися за допомогою впливу електричного поля, причому у маси і заряду зберігалося те ж відношення, що і у катодних променів.

атомна теорія

Відповідно до цієї теорії, атом складається з ядра і електронів навколо нього, розташованих в вигляді хмари. Вони знаходяться в деяких квантових станах енергії, зміна яких супроводжується процесом поглинання або випромінювання фотонів.

Квантова механіка

На початку двадцятого століття була сформульована гіпотеза, згідно з якою матеріальні частинки мають властивості як власне частинок, так і хвиль. Також і світло здатне проявлятися у вигляді хвилі (її називають хвилею де Бройля) і частинок (фотонів).

В результаті було сформульовано знамените рівняння Шредінгера, де описувалося поширення електронних хвиль. Цей підхід і назвали квантовою механікою. За допомогою нього вираховували електронні стану енергії в атомі водню.

Фундаментальні та квантові властивості електрона

Частка проявляє фундаментальні і квантові властивості.

До фундаментальних належать маса (9,109 * 10^-31 кілограм), елементарний електричний заряд (тобто мінімальна порція заряду). Згідно з тими вимірами, що проведені до теперішнього часу, у електрона не виявляється ніяких елементів, здатних виявити його субструктуру. Але деякі вчені дотримуються думки, що він є точковою зарядженою часткою. Як зазначено на початку статті, електронний електричний заряд - це -1,602 * 10^-19Кл.

Будучи часткою, електрон одночасно може бути вільний. Експеримент з двома щілинами підтверджує можливість його одночасного проходження через обидві з них. Це вступає в протиріччя з властивостями частинки, де кожен раз можливе проходження тільки через одну щілину.

Вважається, що електрони мають однакові фізичні властивості. Тому їх перестановка, з точки зору квантової механіки, не веде до зміни системного стану. Хвильова функція електронів є антисиметричною. Тому її рішення звертаються в нуль тоді, коли однакові електрони потрапляють в одне квантовий стан (Принцип Паулі).