ЭЛЕКТРОН | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

ЭЛЕКТРОН, элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, входящая в состав всех атомов, а следовательно, и любого обычного вещества. Это – самая легкая из электрически заряженных частиц. Электроны участвуют почти во всех электрических явлениях. В металле часть электронов не связана с атомами и может свободно перемещаться, благодаря чему металлы хорошо проводят электричество. В плазме, т.е. ионизованном газе, положительно заряженные атомы также перемещаются свободно, но, имея гораздо большую массу, движутся значительно медленнее электронов, а потому вносят меньший вклад в электрический ток. Благодаря малой массе электрон оказался частицей, наиболее вовлеченной в развитие квантовой механики, частной теории относительности и их объединение – релятивистскую квантовую теорию поля. Считается, что в настоящее время полностью известны уравнения, описывающие поведение электронов во всех реально осуществимых физических условиях. (Правда, решение этих уравнений для систем, содержащих большое число электронов, таких, как твердое тело и конденсированная среда, все еще сопряжено с трудностями.)

Все электроны тождественны и подчиняются статистике Ферми – Дирака. Это обстоятельство выражается в принципе Паули, согласно которому два электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Одно из следствий принципа Паули заключается в том, что состояния наиболее слабо связанных электронов – валентных электронов, определяющих химические свойства атомов, – зависят от атомного номера (зарядового числа), который равен числу электронов в атоме. Атомный номер равен также заряду ядра, выраженному в единицах заряда протона

е. Другое следствие состоит в том, что электронные «облака», окутывающие ядра атомов, сопротивляются их перекрытию, вследствие чего обычное вещество обладает свойством занимать определенное пространство. Как и полагается элементарной частице, число основных характеристик электрона невелико, а именно масса (m_e » 0,51 МэВ » 0,91Ч10^–27 г), заряд (-e » -1,6Ч10^–19 Кл) и спин (¹/₂ћ »1/₂Ч0,66Ч10^–33 ДжЧс, где – постоянная Планка h, деленная на 2p). Через них выражаются все остальные характеристики электрона, например магнитный момент (»1,001m3 » 1,001Ч0,93Ч10^–23 Дж/Тл), за исключением еще двух констант, характеризующих слабое взаимодействие электронов ( см. ниже).

Первые указания на то, что электричество не является непрерывным потоком, а переносится дискретными порциями, были получены в опытах по электролизу. Результатом явился один из законов Фарадея (1833): заряд каждого иона равен целому кратному заряда электрона, называемого ныне элементарным зарядом е. Наименование «электрон» вначале относилось к этому элементарному заряду. Электрон же в современном смысле слова был открыт Дж.Томсоном в 1897. Тогда было уже известно, что при электрическом разряде в разреженном газе возникают «катодные лучи», несущие отрицательный электрический заряд и идущие от катода (отрицательно заряженного электрода) к аноду (положительно заряженному электроду). Исследуя влияние электрического и магнитного полей на пучок катодных лучей, Томсон пришел к выводу: если предположить, что пучок состоит из частиц, заряд которых не превышает элементарного заряда ионов

е, то масса таких частиц будет в тысячи раз меньше массы атома. (Действительно, масса электрона составляет примерно 1/1837 массы легчайшего атома, водорода.) Незадолго до этого Х.Лоренц и П.Зееман уже получили доказательства того, что электроны входят в состав атомов: исследования воздействия магнитного поля на атомные спектры (эффект Зеемана) показали, что у заряженных частиц в атоме, благодаря наличию которых свет взаимодействует с атомом, отношение заряда к массе такое же, как и установленное Томсоном для частиц катодных лучей.

Первая попытка описать поведение электрона в атоме связана с моделью атома Бора (1913). Представление о волновой природе электрона, выдвинутое Л.де Бройлем (1924) (и подтвержденное экспериментально К.Дэвиссоном и Л.Джермером в 1927), послужило основой волновой механики, разработанной Э.Шрёдингером в 1926. Одновременно на основании анализа атомных спектров С.Гаудсмитом и Дж.Уленбеком (1925) был сделан вывод о наличии у электрона спина. Строгое волновое уравнение для электрона было получено П.Дираком (1928). Уравнение Дирака согласуется с частной теорией относительности и адекватно описывает спин и магнитный момент электрона (без учета радиационных поправок).

Из уравнения Дирака вытекало существование еще одной частицы – положительного электрона, или позитрона, с такими же значениями массы и спина, как у электрона, но с противоположным знаком электрического заряда и магнитного момента. Формально уравнение Дирака допускает существование электрона с полной энергией либо і mс² (mс² – энергия покоя электрона), либо Ј – mс²; отсутствие радиационных переходов электронов в состояния с отрицательными энергиями можно было объяснить, предположив, что эти состояния уже заняты электронами, так что, согласно принципу Паули, для дополнительных электронов нет места. Если из этого дираковского «моря» электронов с отрицательными энергиями удалить один электрон, то возникшая электронная «дырка» будет вести себя как положительно заряженный электрон. Позитрон был обнаружен в космических лучах К.Андерсоном (1932).

По современной терминологии электрон и позитрон являются античастицами по отношению друг к другу. Согласно релятивистской квантовой механике, для частиц любого вида существуют соответствующие античастицы (античастица электрически нейтральной частицы может совпадать с ней). Отдельно взятый позитрон столь же стабилен, как и электрон, время жизни которого бесконечно, поскольку не существует более легких частиц с зарядом электрона. Однако в обычном веществе позитрон рано или поздно соединяется с электроном. (Вначале электрон и позитрон могут на короткое время образовать «атом», так называемый позитроний, сходный с атомом водорода, в котором роль протона выполняет позитрон.) Такой процесс соединения называется электрон-позитронной аннигиляцией; в нем полная энергия, импульс и момент импульса сохраняются, а электрон и позитрон превращаются в гамма-кванты, или фотоны, – обычно их два. (С точки зрения «моря» электронов данный процесс представляет собой радиационный переход электрона в так называемую дырку – незанятое состояние с отрицательной энергией.) Если скорости электрона и позитрона не очень велики, то энергия каждого из двух гамма-квантов приблизительно равна

mс². Это характеристическое излучение аннигиляции позволяет обнаруживать позитроны. Наблюдалось, например, такое излучение, исходящее из центра нашей Галактики. Обратный процесс превращения электромагнитной энергии в электрон и позитрон называется рождением электрон-позитронной пары. Обычно гамма-квант с высокой энергией «конвертируется» в такую пару, пролетая вблизи атомного ядра (электрическое поле ядра необходимо, поскольку при превращении отдельно взятого фотона в электрон-позитронную пару были бы нарушены законы сохранения энергии и импульса). Еще один пример – распад первого возбужденного состояния ядра ¹⁶О, изотопа кислорода.

Испусканием электронов сопровождается один из видов радиоактивности ядер. Это бета-распад – процесс, обусловленный слабым взаимодействием, при котором нейтрон в исходном ядре превращается в протон. Наименование распада происходит от названия «бета-лучи», исторически присвоенного одному из видов радиоактивных излучений, которое, как потом выяснилось, представляет собой быстрые электроны. Энергия электронов этого излучения не имеет фиксированного значения, поскольку (в соответствии с гипотезой, выдвинутой Э.Ферми) при бета-распаде вылетает еще одна частица – нейтрино, уносящая часть энергии, выделяющейся при ядерном превращении. Основной процесс таков:

Нейтрон ® протон + электрон + антинейтрино.

Испускаемый электрон не содержится в нейтроне; появление электрона и антинейтрино представляет собой «рождение пары» из энергии и электрического заряда, освобождающихся при ядерном превращении. Существует также бета-распад с испусканием позитронов, при котором находящийся в ядре протон превращается в нейтрон. Подобные превращения могут также происходить в результате поглощения электрона; соответствующий процесс называется К-захватом. Электроны и позитроны испускаются при бета-распаде и других частиц, например мюонов.

Роль в науке и технике.

Быстрые электроны широко применяются в современной науке и технике. Они используются для получения электромагнитного излучения, например рентгеновского, возникающего в результате взаимодействия быстрых электронов с веществом, и для генерации синхротронного излучения, возникающего при их движении в сильном магнитном поле. Ускоренные электроны применяют и непосредственно, например в электронном микроскопе, или при более высоких энергиях – для зондирования ядер. (В таких исследованиях была обнаружена кварковая структура ядерных частиц.) Электроны и позитроны сверхвысоких энергий используются в электрон-позитронных накопительных кольцах – установках, аналогичных ускорителям элементарных частиц. За счет их аннигиляции накопительные кольца позволяют с высокой эффективностью получать элементарные частицы с очень большой массой.

ЭЛЕКТРОН — Физический энциклопедический словарь

(символ е-, е), первая элем. ч-ца, открытая в физике; матер. носитель наименьшей массы и наименьшего электрич. заряда в природе. Э.— составная часть атомов; их число в нейтр. атоме равно ат. номеру, т. е. числу протонов в ядре. Заряд (е) и масса (mе) Э. равны:

е=- 4,803•10-10 ед. СГСЭ»-1,6•10-19 К, mе»0,91•10-27, г»0,511 МэВ.

Спин Э. равен 1/2 (в ед. ћ), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Магн. момент Э. mе»-1,00116m0, где m0 — магнетон Бора. Э.— стабильная ч-ца и относится к классу лептонов.

Э. был открыт англ. физиком Дж. Дж. Томсоном в 1897. Назв. «Э.» (предложенное в 1891 ирл. физиком Дж. Стони для заряда одновалентного иона) происходит от греч. слова elektron — янтарь. Электрич. заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризов. янтаря (см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД). Античастица Э.— позитрон открыта в 1932.

Э. участвует в эл.-магн., слабом и гравитац. вз-ствиях. В классич. электродинамике Э. ведёт себя как ч-ца, движение к-рой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям. Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r0=е2/mес2 = 10-11 см принято называть классич. радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квант. механики. Согласно гипотезе франц. физика Л. де Бройля (1924), Э. (как и все др. матер. микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волн. св-вами (см. ВОЛНЫ ДЕ БРОЙЛЯ). Де-бройлевская длина волны Э. l=2pћ/mеv, где v — скорость движения Э. В соответствии с этим, Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волн. св-ва Э. были экспериментально обнаружены в 1927 амер. физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером (см. ДИФРАКЦИЯ МИКРОЧАСТИЦ).

Движение Э. подчиняется ур-ниям квант. механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению — для релятивистских. Опираясь на эти ур-ния, можно показать, что оптич., электрич., магн., хим. и механич. св-ва в-в объясняются особенностями движения Э. Наличие спина существ. образом влияет на хар-р движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квант. механики позволил объяснить периодич. систему элементов Д. И. Менделеева, а также природу хим. связи атомов в молекулах.

Э. могут рождаться в разл. реакциях, самыми известными из к-рых явл. распад отрицательно заряж. мюона: m- ®e-+v=e+vm, а также бета-распад нейтрона: n®p+e-+v=e. Последняя реакция явл. источником е- при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабого взаимодействия. Примером эл.-магн. процессов, в к-рых происходят превращения Э., может служить аннигиляция эл-на и позитрона в два g-кванта: е-+е+®g+g. С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения адронов при столкновении эл-нов с позитронами (встречные пучки), напр. рождение пары p-мезонов: е-+е+®p-+p+ . В кон. 1974 в аналогичной реакции открыта новая элем. ч-ца J/y (см. МЕЗОНЫ СО СКРЫТЫМ ОЧАРОВАНИЕМ).

Релятивистская квант. теория Э.— квантовая электродинамика, в к-рой достигнуто прекрасное согласие с экспериментом. Так, вычисл. значение магн. момента Э.

(где a»1/137 — тонкой структуры постоянная) с чрезвычайно высокой точностью совпадает с его эксперим. значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутр. логич. противоречия.

Источник: Физический энциклопедический словарь на Gufo.me

---

Значения в других словарях

1. электрон — ЭЛЕКТРОН -а; м. [от греч. ēlektron — янтарь] Мельчайшая элементарная частица вещества, имеющая отрицательный электрический заряд. Поток электронов. ◁ Электронный (см.). Толковый словарь Кузнецова
2. электрон — ЭЛЕКТРОН, а, м. (спец.). Элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом. | прил. электронный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова
3. Электрон — Атом электричества см. Электронная теория. Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона
4. Электрон — I Электро́н (символ е-, e) первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть Атомов; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. Большая советская энциклопедия
5. электрон — Электрон, электроны, электрона, электронов, электрону, электронам, электрон, электроны, электроном, электронами, электроне, электронах Грамматический словарь Зализняка
6. электрон — ЭЛЕКТРОН (символ e−, e) стабильная элементарная частица с наименьшим отрицат. электрич. зарядом. Абс. величина заряда Э. e= 1,6021892∙10−19 Кл, или 4,803242∙10−10 ед. СГСЕ. Масса покоя Э. те = 9,109534∙10−28 г. Спин… Химическая энциклопедия
7. Электрон — (electrum), сплав золота и серебра, обычно использовался для декоративных сосудов (фото 83). Археологический словарь
8. электрон — электрон I м. Элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, участвующая в строении вещества. II м. Лёгкий магниевый сплав, содержащий алюминий, цинк, марганец, обладающий большой прочностью и эластичностью. III м. устар. Толковый словарь Ефремовой
9. электрон — ЭЛЕКТР’ОН, элктрона, ·муж. (·греч. elektron — янтарь). 1. Частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, образующая в соединении с протоном атом (физ.). Движение электронов создает электрический ток. 2. только ед. Легкий магниевый сплав, употр. при постройке летательных аппаратов (тех.). Толковый словарь Ушакова
10. электрон — 1) -а, м. Мельчайшая элементарная частица вещества, имеющая отрицательный электрический заряд. [От греч. ’ήλεκτρον — янтарь] 2) -а, м. устар. Сплав алюминия с магнием, литием и цинком, обладающий большой легкостью, прочностью и пластичностью. [От греч. ’ήλεκτρον — сплав золота с серебром] Малый академический словарь
11. электрон — Электрона, м. [греч. elektron – янтарь]. 1. Частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, образующая в соединении с протоном атом (физ.). 2. Легкий магниевый сплав, употр. при постройке летательных аппаратов (тех.). Большой словарь иностранных слов
12. электрон — сущ., кол-во синонимов: 12 дельта-электрон 1 лептон 7 минерал 5627 мотороллер 12 сплав 252 термоэлектрон 2 фермион 5 фотоэлектрон 2 частица 128 экзоэлектрон 1 электр 2 янтарь 10 Словарь синонимов русского языка
13. ЭЛЕКТРОН — «ЭЛЕКТРОН» — искусственный спутник Земли, созданный в СССР для изучения радиационных поясов и магнитного поля Земли. Запускались парами — один по траектории, лежащей ниже, а другой — выше радиационных поясов. В 1964 запущено 2 пары «Электронов». Большой энциклопедический словарь
14. электрон — Электр/о́н/. Морфемно-орфографический словарь
15. Электрон — Электр, природный сплав золота и серебра, из которого чеканились самые древние лидийские и ионийские монеты. Словарь нумизмата
16. электрон — орф. электрон, -а Орфографический словарь Лопатина
17. ЭЛЕКТРОН — ЭЛЕКТРОН (обозначение е), устойчивая ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА с отрицательным зарядом и массой покоя 9,1310-31 кг (что составляет 1/1836 от массы ПРОТОНА). Электроны были обнаружены в 1879 г. английским физиком Джозефом Томсоном. Научно-технический словарь
18. электрон — электрон , -а Орфографический словарь. Одно Н или два?

Понятие, свойства и заряд электрона :: SYL.ru

Электроном является элементарная частица, являющаяся одной из главных единиц в структуре вещества. Заряд электрона отрицательный. Самый точные измерения были сделаны в начале двадцатого века Милликеном и Иоффе.

Заряд электрона равен минус 1,602176487 (40)*10^-19Кл.

Через эту величину измеряется электрический заряд других мельчайших частиц.

Общее понятие об электроне

В физике элементарных частиц говорится, что электрон — неделимый и не обладающий структурой. Он задействован в электромагнитных и гравитационных процессах, принадлежит к лептоновой группе, так же как и его античастица — позитрон. Среди других лептонов обладает самым легким весом. Если электроны и позитроны сталкиваются, это приводит к их аннигиляции. Подобная пара может возникнуть из гамма-кванта частиц.

До того как измерили нейтрино, именно электрон считался самой легкой частицей. В квантовой механике его относят к фермионам. Также электрон имеет магнитный момент. Если к нему относят и позитрон, то разделяют позитрон как положительно заряженную частицу, а электрон называют негатроном, как частицу с отрицательным зарядом.

Отдельные свойства электронов

Электроны относят к первому поколению лептонов, со свойствами частиц и волн. Каждый из них наделен состоянием кванта, которое определяют в результате измерения энергии, спиновой ориентации и других параметров. Принадлежность к фермионам у него раскрывается через невозможность нахождения в одном состоянии кванта одновременно двух электронов (по принципу Паули).

Его изучают так же, как квазичастицу в периодическом кристаллическом потенциале, у которой эффективная масса способна существенно отличаться от массы в состоянии покоя.

Посредством движения электронов происходит электрический ток, магнетизм и термо ЭДС. Заряд электрона в движении образует магнитное поле. Однако внешнее магнитное поле отклоняет частицу от прямого направления. При ускорении электрон приобретает способность поглощения или излучения энергии в качестве фотона. Из его множества состоят электронные атомические оболочки, число и положение которых определяют химические свойства.

Атомическая масса в основном состоит из ядерных протонов и нейтронов, в то время как масса электронов состовляет порядка 0,06 % от всего атомного веса. Электрическая сила Кулона является одной из главных сил, способных удерживать электрон рядом с ядром. Но когда из атомов создаются молекулы и возникают химические связи, электроны перераспределяются в новом образованном пространстве.

В появлении электронов участвуют нуклоны и адроны. Изотопы с радиоактивными свойствами способны излучать электроны. В условиях лабораторий эти частицы могут изучаться в специальных приборах, а например, телескопы могут детектировать от них излучения в плазменных облаках.

Открытие

Электрон открыли немецкие физики в девятнадцатом веке, когда изучали катодные свойства лучей. Затем другие ученые стали более детально изучать его, выводя в ранг отдельной частицы. Изучалось излучение и другие связанные физические явления.

К примеру, группа во главе с Томсоном оценила заряд электрона и массу катодных лучей, отношения которых, как она выяснили, не зависят от материального источника.
А Беккерель выяснил, что минералы излучают радиацию сами по себе, а их бета-лучи способны отклоняться посредством воздействия электрического поля, причем у массы и заряда сохранялось то же отношение, что и у катодных лучей.

Атомная теория

Согласно этой теории, атом состоит из ядра и электронов вокруг него, расположенных в виде облака. Они находятся в неких квантованных состояниях энергии, изменение которых сопровождается процессом поглощения или излучения фотонов.

Квантовая механика

В начале двадцатого века была сформулирована гипотеза, согласно которой материальные частицы имеют свойства как собственно частиц, так и волн. Также и свет способен проявляться в виде волны (ее называют волной де Бройля) и частиц (фотонов).

В результате было сформулировано знаменитое уравнение Шредингера, где описывалось распространение электронных волн. Этот подход и назвали квантовой механикой. При помощи него вычисляли электронные состояния энергии в атоме водорода.

Фундаментальные и квантовые свойства электрона

Частица проявляет фундаментальные и квантовые свойства.

К фундаментальным относятся масса (9,109*10^-31 килограмм), элементарный электрический заряд (то есть минимальная порция заряда). Согласно тем измерениям, что проведены до настоящего времени, у электрона не обнаруживается никаких элементов, способных выявить его субструктуру. Но некоторые ученые придерживаются мнения, что он является точечной заряженной частицей. Как указано в начале статьи, электронный электрический заряд — это -1,602*10^-19Кл.

Являясь частицей, электрон одновременно может быть волной. Эксперимент с двумя щелями подтверждает возможность его одновременного прохождения через обе из них. Это вступает в противоречие со свойствами частицы, где каждый раз возможно прохождение только через одну щель.

Считается, что электроны имеют одинаковые физические свойства. Поэтому их перестановка, с точки зрения квантовой механики, не ведет к изменению системного состояния. Волновая функция электронов является антисимметричной. Поэтому ее решения обращаются в нуль тогда, когда одинаковые электроны попадают в одно квантовое состояние (принцип Паули).

Определение электрон общее значение и понятие. Что это такое электрон

Прежде чем вводить слово полностью для определения слова «электрон», очень важно установить его этимологическое происхождение. В частности, мы можем установить, что это происходит от греческого термина « электрон», означающего «янтарь».

Самая легкая существенная частица, которая составляет атом и имеет самый низкий возможный заряд относительно отрицательного электричества, известна как электрон . Это субатомный элемент, который расположен вокруг ядра атома, образованного нейтронами и протонами .

Электроны ответственны за установление существующих притяжений между атомами и производят, посредством их движения, электрический ток в большинстве металлов. Они были предупреждены британским физиком Джозефом Джоном Томсоном ( 1856 — 1906 ), хотя их существование уже постулировал ученый Джордж Джонстон Стоуни ( 1826 — 1911 ).

Последний, физик и математик ирландского происхождения, родившийся в Окли-Парке в 1826 году, считается тем, кто придумал термин «электрон». В дополнение к этому факт вошел в историю как один из самых важных ученых благодаря его работе над структурой материи и количеству Авогадро, благодаря которому он получил престижную Нобелевскую премию.

Масса электрона примерно в восемнадцать сотен раз меньше массы протона. Хотя электроны обычно являются частью атомов, существуют электроны, которые образуют пучки в вакууме или движутся независимо через вещество. Если электроны движутся за пределы атома, они могут генерировать электрический ток.

Статический заряд, с другой стороны, возникает, когда атомы тела имеют меньшее или большее количество электронов, чем необходимо для уравновешивания положительных зарядов их ядра. Если атом имеет меньше электронов, тело имеет положительный заряд; если у вас меньше, заряд будет отрицательным.

Движение электронов позвол

Обсуждение:Электрон — Википедия

Это не форум для обсуждения Электрон. Страница обсуждения статьи не должна использоваться как форум для отвлечённых дискуссий о предмете статьи или для изложения личных взглядов участников, поскольку содержимое статьи в конечном итоге должно опираться на авторитетные источники.

Удалите, пожалуйста, ересь про «по ряду современных предположений и теорий может быть разделена на другие субатомные частицы». Потому как «по ряду современных предположений» электрон может быть пузырьками эфира и маленькими человечками. Нечего выносить бред в базовое определение, дальше которого большинство не читает. Современное признанное понятие электрона в физике все еще утверждает что электрон элементарен и неделим.

Есть мнение что электрон состоит из 30 различных(?) частиц — Эта реплика добавлена с IP 212.33.226.62 (о)

в мире вообще много мнений есть—FearChild 17:45, 10 мая 2008 (UTC)

и «мнение Википедии» — одно из них. —Спартанец 17:58, 22 февраля 2010 (UTC)

Масса и заряд электрона[править код]

Хотелось бы знать, из каких источников взяты масса и заряд электрона. Так, например, Google (эту же информацию можно найти на сайте МФТИ) предлагает иные значения e = 1.602176462(63)e-19 Кл; me = 9.10938188(72)e-31 кг. Понимаю, что с течением времени происходит уточненеие последних цифр. Хотелось бы знать, какие лаборатории мира являются лидерами в этом направлении. 193.111.241.109 17:31, 14 ноября 2008 (UTC)Alexander

• Спасибо за вопрос. На самом деле, ни значения, присутствовавшие до данного момента, в статье, ни значения, приведенные Вами, не являются наилучшими. Лидирующих лабораторий несколько, их данные обрабатываются Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST), и время от времени (раз в несколько лет) они утверждаются международным комитетом по стандартам — CODATA, — и публикуется обновлённая сводная таблица. Наилучшие значения всех основных фундаментальных постоянных легко найти на сайте NIST: http://physics.nist.gov/cuu/Constants/index.html — и там же при желании можно найти список основных публикаций по данной тематике. На сегодня эти значения таковы: m_e = 9.109 382 15(45)e-31 кг, e = 1.602 176 487(40)e-19 Кл. Если я не ошибся в арифметике, последнее соответствует 4.80320427(13)e-10 в системе СГС. Я обновил соответствующие данные в статье. Вообще же по науке лучше консультироваться не в русской, а в английской википедии: там данные обычно новее, полнее и точнее (по крайней мере, по естественным наукам это точно так). — Alexander Potekhin — 19:03, 14 ноября 2008 (UTC)

>>Вообще же по науке лучше консультироваться не в русской, а в английской википедии// По науке лучше консультироваться вообще не в википедии. В области физики википедия — неважно какая — сборник популярных статей для умных 11-классников. Румата

Определение электрона[править код]

«Электро́н — стабильная элементарная частица, одна из основных структурных единиц вещества.» Наверное, лучше подойдет определение электрона как объекта квантовой физики, имеющего массу, заряд и длину волны, то есть обладающего свойствами и частиц, и волн.

62.182.70.145 14:25, 28 сентября 2009 (UTC)

Электрон это прежде всего элементарная частица, а корпускулярно-волновой дуализм свойственен всей материи. —Heller2007 17:39, 28 сентября 2009 (UTC)

Хм…электрон — продольная волна… фотон — поперечная… — Эта реплика добавлена с IP 194.84.142.7 (о)

• Не волна, а лишь обладающая определёнными волновыми свойствами. Иначе волновой пакет бы разлетелся. См. определения в ВП:АИ, например, [1].—1101001 15:46, 23 сентября 2010 (UTC)

Видимо вот так и изучен элетрон, самая первая составная часть атома, а то что дальше там внутри — уже реже вспоминается. На нём работает всё электричество. Элетрон — электричество. И сразу лезть в формулы и значения. Вот по атому молодцы написали. Правда картинка пятно, размытое, можно даже сказать «белое пятно».

Вообще электрон должен быть лучше расписан, чем атом. Атом все знают. А электрон должны лучше знать энциклопедисты.. вот такие как вы. —94.76.98.84 13:09, 31 марта 2013 (UTC)

размер электрона не указан[править код]

Subj —Nashev 20:21, 14 мая 2013 (UTC)

Что понимаете под «размером»? Это точечная частица. По крайней мере, по современным представлениям. 91.77.174.97 20:38, 26 октября 2013 (UTC)

Электрон не имеет протяженности размера. Мы лишь наблюдаем его проекцию «электрическое поле» именно его элекрическое поле занимает объем в пространстве тело находится вне пространства. Поэтому есть мнение кстати что свободный электрон не взаимодействует с гравитационным полем. Потому как находится вне пространства-времени. По крайней мере на практике отклонения потока свободных электронов в гравитационном поле никто никогда не наблюдал. Так В Большой советской энциклопедии в статье ‘Нейтрон’ (Ф. Л. Шапиро, В. И. Лущиков) написано следующее. ‘…Гравитационное взаимодействие нейтрона. Нейтрон — единственная из имеющих массу покоя элементарных частиц, для которой непосредственно наблюдалось гравитационное взаимодействие — искривление в поле земного тяготения траектории хорошо коллимированного пучка холодных нейтронов. Измеренное гравитационное ускорение нейтронов в пределах точности эксперимента совпадает с гравитационным ускорением макроскопических тел.’ Акцентируем фразу ‘единственная из имеющих массу покоя элементарных частиц’. Она означает, что ни одна отдельно взятая элементарная частица включая электрон, обладающая массой покоя кроме нейтрона, не способна к самостоятельному гравитационному взаимодействию с гравитационным полем притяжения планеты. —213.160.139.40 13:38, 6 февраля 2019 (UTC)

• Вы допускаете логическую ошибку: из того, что гравитационное взаимодействие электрона не наблюдалось, не следует, что оно не существует.—Yellow Horror (обс.) 17:38, 6 февраля 2019 (UTC)

Свободный электрон не может поглотить фотон, хотя и может рассеять его[править код]

кто написал этот бред?

Поищите в истории. И на СО желательно подписываться. >> Kron7 14:15, 3 июля 2013 (UTC)

Согласен «Электронный газ» «теплоемкость электрона» как раз и подразумевает поглощение фотонов теплового спектра.—213.160.139.40 13:38, 6 февраля 2019 (UTC)

Из электронов состоят электронные оболочки атомов, где их число и положение определяет почти все химические свойства веществ.

Это ведь неправда. К примеру, изотопы различаются количество нейтронов в ядре при неизменном количестве и положении электронных оболочек. >> Kron7 14:10, 3 июля 2013 (UTC)

А они по химсвойствам и не различаются почти в результате. Сейчас накопаю какой-нибудь учебник по общей химии с этой фразой. —Melirius 07:17, 4 июля 2013 (UTC)

Местоимение «их» в цитате заменяет «электроны» или «электронные оболочки«? Видимо все же «электронные оболочки». В физ энц сказано: «Большинство св-в А. определяется строением и хар-ками его внеш. электронных оболочек». Именно внешних, а не всех. Подправил текст в статье. А химические элементы определяются зарядом их ядра. >> Kron7 09:20, 4 июля 2013 (UTC)

Насчёт указанного времени жизни надо что-то написать в самой статье. Ссылку на источник вижу, но там тоже сообразишь не сразу. Нужно дать минимум информации откуда взялась цифра. 91.77.174.97 20:43, 26 октября 2013 (UTC)

эмпирическая принципиальная ф-ла соотношения массы электрона с временем. m=at2

Почему идет речь про массу а не про вес электрона? Какая траектория движения электрона вокруг ядра? — Иван

• А вы знаете разницу между массой и весом? >> Kron7 (обс) 10:10, 26 сентября 2014 (UTC)

• Вес электрон приобретает за счет тяготения ядра атома. А его масса от ядра не зависит. — Иван

• Вес — это сила, с которой объект действует на опору или подвес. В случае электрона ни о чем подобном речь идти не может. >> Kron7 (обс) 10:37, 1 октября 2014 (UTC)

• Понятно. Но движение по орбитали возможно прямолинейно и *змееобразно*, как пьяный водитель. Так как же электрон движется по самой волнообразной орбитали? — Иван

• Прямолинейно, находясь на орбитали, электрон двигаться не может. Атом может иметь 4 основных орбитали: s, p, d, f. На s электрон движется по кругу, на p — восьмеркой, на d электрон движется по 3-м взаимно перпендикулярным восьмеркам, а на f траектория очень сложная. >> Kron7 (обс) 10:37, 1 октября 2014 (UTC)
• Что означает ваш вопрос «Так как же электрон движется по самой волнообразной орбитали?»?. >> Kron7 (обс) 10:37, 1 октября 2014 (UTC)

Ну вот *на s-орбитали электрон движется по кругу*. Отвлечемся от самой s-орбитали и представим её обычной прямой линией. Вдоль такой прямой электрон может идти паралельно ну или вернее его линия движения совпадает с линией самой орбитали. Или другой вариант-электрон движется волнообразно, то влево то вправо но вдоль прямой линии. Иван.

• Вот → [2]. >> Kron7 (обс) 10:05, 3 октября 2014 (UTC)-вы это уже писали,не о том ведется речь. Иван.

Волновые свойства электрона откатим?[править код]

Волновые свойства электрона откатим?

https://ru.wikipedia.org/w/index.php?title=%D0%AD%D0%BB%D0%B5%D0%BA%D1%82%D1%80%D0%BE%D0%BD&diff=75369365&oldid=75347626

Rodionov Jury 21:03, 28 декабря 2015 (UTC)

Что означают цифры в скобочках?[править код]

Рядом с какими либо цифровыми описаниями объекта, есть цифры указанные в скобках, причём сильно отличающиеся от числа рядом[9,10938356(11)·10−31 кг или 0,5109989461(31) МэВ]. Так и не понял что это такое. — Эта реплика добавлена с IP 145.255.164.41 (о) 09:37, 1 июля 2016 (UTC)

• Это один из двух общепринятых способов для записи погрешностей, см. Погрешность измерения#По форме представления. Пожалуйста, не забывайте подписываться, реплика в обсуждении без подписи — нарушение правил. —V1adis1av (обс) 11:09, 2 июля 2016 (UTC)
  • Благодарствую =) Да, я вечно забываю подписываться, но и не понимаю зачем это нужно анониму, к тому же недолюбливаю движок и правила Вики, за недопиленность в плане удобств и за бюрократию соответственно. 145.255.165.17 06:37, 3 июля 2016 (UTC)

Почему не упомянуто известное место из книги В.И.Ленина «Диалектика природы» про электрон? Али не знаете? В конце статьи ссылка на стихотворение г-на Брюсова, это как-бы в насмешку, что-ли? Над кем смеётесь?Oleg Zayakin (обс.) 12:55, 13 февраля 2019 (UTC)

это серьёзно? Ленин лжеученый 5.28.104.31 02:44, 13 января 2020 (UTC)

Определение электрон общее значение и понятие. Что это такое электрон

Прежде чем вводить слово полностью для определения слова «электрон», очень важно установить его этимологическое происхождение. В частности, мы можем установить, что это происходит от греческого термина « электрон», означающего «янтарь».

Самая легкая существенная частица, которая составляет атом и имеет самый низкий возможный заряд относительно отрицательного электричества, известна как электрон . Это субатомный элемент, который расположен вокруг ядра атома, образованного нейтронами и протонами .

Электроны ответственны за установление существующих притяжений между атомами и производят, посредством их движения, электрический ток в большинстве металлов. Они были предупреждены британским физиком Джозефом Джоном Томсоном ( 1856 — 1906 ), хотя их существование уже постулировал ученый Джордж Джонстон Стоуни ( 1826 — 1911 ).

Последний, физик и математик ирландского происхождения, родившийся в Окли-Парке в 1826 году, считается тем, кто придумал термин «электрон». В дополнение к этому факт вошел в историю как один из самых важных ученых благодаря его работе над структурой материи и количеству Авогадро, благодаря которому он получил престижную Нобелевскую премию.

Масса электрона примерно в восемнадцать сотен раз меньше массы протона. Хотя электроны обычно являются частью атомов, существуют электроны, которые образуют пучки в вакууме или движутся независимо через вещество. Если электроны движутся за пределы атома, они могут генерировать электрический ток.

Статический заряд, с другой стороны, возникает, когда атомы тела имеют меньшее или большее количество электронов, чем необходимо для уравновешивания положительных зарядов их ядра. Если атом имеет меньше электронов, тело имеет положительный заряд; если у вас меньше, заряд будет отрицательным.

Парадоксы электрона — Википедия

Парадоксы электрона — парадоксы классической электродинамики, вытекающие из предположения о точечном характере электрона. Если предположить наличие конечных размеров у электрона, то электрон должен быть либо абсолютно твёрдым, либо сжимаемым телом. Существование абсолютно твердых тел невозможно вследствие требования релятивистской инвариатности теории относительности^[1]. Если предположить, что электрон сжимаем, то должны существовать возбуждённые состояния электрона, а на опыте они не обнаружены^[1]. Другой проблемой протяженного электрона является необходимость использования неэлектромагнитных сил, препятствующих кулоновскому отталкиванию. В результате нарушается релятивистская инвариантность теории.^[2]

Согласно экспериментам по сверхточному определению магнитного момента электрона (Нобелевская премия 1989 года), размеры электрона не превышают 10⁻²⁰ см)^[3][4].

Существует и точка зрения, согласно которой размеры электрона приблизительно равны его комптоновской длине волны, а попытки исследовать его внутреннюю структуру бессмысленны, так как для этого нужно использовать внешнее поле с длинами волн, меньшей чем комптоновская длина волны электрона. В таком поле могут возникать новые электроны (в парах электрон-позитрон). Вследствие принципа тождественности частиц новые электроны невозможно отличить от исследуемого^[5][6].

В квантовой электродинамике электрон рассматривается как материальная точка, лишённая внутренней структуры. В уравнения квантовой электродинамики для описания электрона входят масса, заряд и спин электрона.

Электростатическая энергия электрона[править | править код]

Рассматривая электрон как равномерно заряженный шар радиуса R{\displaystyle R} с зарядом e{\displaystyle e}, найдём, что энергия его электростатического поля равна 35e2R{\displaystyle {\frac {3}{5}}{\frac {e^{2}}{R}}}^[1]. У точечного электрона радиуса R=0{\displaystyle R=0} и энергия электростатического поля бесконечно велика, а, следовательно, бесконечно велика связанная с этой энергией масса.

Объяснение парадокса[править | править код]

Объяснение этого парадокса заключается в том, что классическая электродинамика не применима на достаточно малых расстояниях вследствие того, что при таких условиях она становится внутренне противоречивой теорией. Эти расстояния можно найти из условия примерного равенства энергии электростатического поля e2Re{\displaystyle {\frac {e^{2}}{R_{e}}}} энергии покоя электрона mc2{\displaystyle mc^{2}}. Получаем Re≈e2mc2{\displaystyle R_{e}\approx {\frac {e^{2}}{mc^{2}}}} (классический радиус электрона). В действительности классическая электродинамика неприменима к рассмотрению электрона вследствие квантовых эффектов с расстояний Re≈ℏmc{\displaystyle R_{e}\approx {\frac {\hbar }{mc}}} (комптоновская длина волны электрона)^[7].

В квантовой электродинамике этот парадокс разрешается путём применения метода перенормировки массы.^[8] Поправка к массе, обусловленная энергией электромагнитного поля электрона, мала по сравнению с массой электрона и является принципиально ненаблюдаемой величиной. Математический интеграл для её величины расходится не линейно, как в классической электродинамике, а логарифмически, благодаря тому, что электрон не может быть представлен волновым пакетом, меньшим чем его комптоновская длина волны^[9].

Взаимодействие электрона с собственным излучением[править | править код]

Описание взаимодействия электрона с собственным электромагнитным полем в процессе торможения собственным излучением содержит внутренние противоречия. Уравнение движения электрона в отсутствие внешней силы имеет вид mv˙=2e23c3v¨{\displaystyle m{\dot {v}}={\frac {2e^{2}}{3c^{3}}}{\ddot {v}}}^[10]. Это уравнение кроме тривиального решения v=const{\displaystyle v=const} имеет решение, в котором ускорение v˙{\displaystyle {\dot {v}}} пропорционально exp⁡3mc3t2e2{\displaystyle \exp {\frac {3mc^{3}t}{2e^{2}}}} и неограниченно возрастает со временем в противоречии с законом сохранения энергии.

Объяснение парадокса[править | править код]

Истоки этого парадокса заключаются в бесконечной электромагнитной массе электрона. Конечная масса электрона в уравнениях электродинамики означает, что к массе электрона для компенсации бесконечной электромагнитной массы добавлена бесконечная отрицательная масса другого происхождения. Вычитание бесконечностей является не вполне корректной математической операцией и приводит, в том числе, и к данному парадоксу^[11].

Электрон окружен облаком виртуальных электронно-позитронных пар, экранирующих его заряд e0{\displaystyle e_{0}} (эффект электромагнитной поляризации вакуума). В результате этой экранировки его заряд eR{\displaystyle e_{R}}, наблюдаемый внешним наблюдателем, уменьшается по сравнению с зарядом e0{\displaystyle e_{0}} «голого» электрона. В результате вычислений с использованием метода перенормировки получаем формулу для связи этих двух величин^[12]: eR2=e02(1+e0212π2ln⁡L2m2)−1{\displaystyle e_{R}^{2}=e_{0}^{2}{\Big (}1+{\frac {e_{0}^{2}}{12\pi ^{2}}}\ln {\frac {L^{2}}{m^{2}}}{\Big )}^{-1}}. Здесь: L{\displaystyle L} — наибольший импульс элементарных частиц, при котором справедливы законы квантовой электродинамики, m{\displaystyle m} — масса электрона. Если предположить, что законы квантовой электродинамики выполняются для точечного электрона, то есть при L→∞{\displaystyle L\rightarrow \infty }, то eR2=12π2ln⁡L2m2{\displaystyle e_{R}^{2}={\frac {12\pi ^{2}}{\ln {\frac {L^{2}}{m^{2}}}}}}. Таким образом, при L→∞{\displaystyle L\rightarrow \infty } получаем eR→0{\displaystyle e_{R}\rightarrow 0}, то есть обращение в нуль реально наблюдаемого заряда электрона^[13][14].

На данный парадокс (любой конечный затравочный заряд экранируется до нуля) одними из первых обратили внимание учёные из Москвы, поэтому он иногда называется «московским нулем»^[15][16][17].

Объяснение парадокса[править | править код]

Существуют четыре различных объяснения этого парадокса.

Одно объяснение считает этот результат следствием неприменимости законов квантовой электродинамики в области больших импульсов и малых расстояний^[13][14].

Другое объяснение считает этот результат лишь следствием незаконного обращения с бессмысленными выражениями типа полученной формулы для наблюдаемого заряда электрона^[18]

Третье объяснение было дано с построением теории неабелевых калибровочных полей Янга-Миллса и объединением на его основе слабых и электромагнитных взаимодействий.^[19].

Также существует гипотеза, что экранировка электрического заряда на малых расстояниях, за счёт виртуальных пар ещё неизвестных элементарных частиц с большими массами, сменяется антиэкранировкой, подобной той, какую осуществляют глюоны в квантовой хромодинамике^[20].

Взаимодействие электрона с нулевыми колебаниями электромагнитного поля[править | править код]

Основной источник: ^[21]

Средние квадраты смещений и скорости точечого электрона при его взаимодействии с нулевыми колебаниями электромагнитного поля оказываются бесконечно большими: ⟨x2⟩=2e2ℏπm2c3∫ν0∞dνν{\displaystyle \langle x^{2}\rangle ={\frac {2e^{2}\hbar }{\pi m^{2}c^{3}}}\int _{\nu _{0}}^{\infty }{\frac {d\nu }{\nu }}}, ⟨x˙2⟩=2e2ℏπm2c3∫ν0∞νdν{\displaystyle \langle {\dot {x}}^{2}\rangle ={\frac {2e^{2}\hbar }{\pi m^{2}c^{3}}}\int _{\nu _{0}}^{\infty }\nu d\nu }. Здесь e{\displaystyle e} — заряд электрона, ℏ{\displaystyle \hbar } — постоянная Планка, m{\displaystyle m} — масса электрона, c{\displaystyle c} — скорость света, частота ν0{\displaystyle \nu _{0}} зависит от энергии связи электрона. Поэтому энергия взаимодействия точечного электрона EF{\displaystyle E_{F}} с нулевыми колебаниями электромагнитного поля оказывается бесконечно большой: EF=m2⟨x˙2⟩=e2ℏπm2c3∫ν0∞νdν{\displaystyle E_{F}={\frac {m}{2}}\langle {\dot {x}}^{2}\rangle ={\frac {e^{2}\hbar }{\pi m^{2}c^{3}}}\int _{\nu _{0}}^{\infty }\nu d\nu }.

Объяснение парадокса[править | править код]

Взаимодействие нулевых колебаний электромагнитного поля с виртуальными электронно-позитронными парами вакуума, особенно заметное для частот, превышающих 2mc2ℏ{\displaystyle {\frac {2mc^{2}}{\hbar }}}, приводит к существенной экранировке электромагнитного поля нулевых колебаний вакуума. Математически это выражается в конечности среднего квадрата смещений электрона и логарифмической расходимости выражения для энергии флуктуаций электрона: ⟨x2⟩=2e2ℏπm2c3ln⁡(fmc2ℏν0){\displaystyle \langle x^{2}\rangle ={\frac {2e^{2}\hbar }{\pi m^{2}c^{3}}}\ln({\frac {fmc^{2}}{\hbar \nu _{0}}})}, где f{\displaystyle f} — множитель порядка единицы. ⟨x˙2⟩=2e2ℏπm2c3[∫02mc2ℏνdν+(mc2ℏ)2∫2mc2ℏ∞dνν]{\displaystyle \langle {\dot {x}}^{2}\rangle ={\frac {2e^{2}\hbar }{\pi m^{2}c^{3}}}\left[\int _{0}^{\frac {2mc^{2}}{\hbar }}\nu d\nu +({\frac {mc^{2}}{\hbar }})^{2}\int _{\frac {2mc^{2}}{\hbar }}^{\infty }{\frac {d\nu }{\nu }}\right]}. Энергия взаимодействия точечного электрона с флуктуациями электромагнитного поля: EF=m2⟨x˙2⟩=e2πℏcmc2ln⁡(fℏνmaxmc2){\displaystyle E_{F}={\frac {m}{2}}\langle {\dot {x}}^{2}\rangle ={\frac {e^{2}}{\pi \hbar c}}mc^{2}\ln({\frac {f\hbar \nu _{max}}{mc^{2}}})}, где νmax{\displaystyle \nu _{max}} — частота обрезания. Для того, чтобы эта энергия осталась меньше полной энергии mc2{\displaystyle mc^{2}}, связанной с массой электрона, достаточно принять размер электрона a=cνmax>ℏmcexp⁡(−ℏce2)≈10−70{\displaystyle a={\frac {c}{\nu _{max}}}>{\frac {\hbar }{mc}}\exp(-{\frac {\hbar c}{e^{2}}})\approx 10^{-70}} см.

1. ↑ ^{1 2 3} Пайерлс, 1958, с. 264.
2. ↑ Тирринг, 1964, с. 36.
3. ↑ Демельт Х. «Эксперименты с покоящейся изолированной субатомной частицей» // УФН, т. 160 (12), с. 129—139, 1990
4. ↑ Nobel lecture, December, 8, 1989, Hans D. Dehmelt Experiments with an isolated subatomic particle at rest
5. ↑ Тирринг, 1964, с. 67.
6. ↑ Наумов А. И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. — М., Просвещение, 1984. — С. 318-319
7. ↑ Ландау, 1969, с. 203.
8. ↑ Тирринг, 1964, с. 192-196.
9. ↑ В. Гайтлер Квантовая теория излучения. — М., ИЛ, 1956. — с. 331-345
10. ↑ Ландау, 1969, с. 262.
11. ↑ Ландау, 1969, с. 263.
12. ↑ Ахиезер, 1969, с. 343.
13. ↑ ^{1 2} Ахиезер, 1969, с. 346.
14. ↑ ^{1 2} Садовский М. В. Лекции по квантовой теории поля. — М.-Ижевск, ИКИ, 2003. — ISBN 5-93972-241-5. — c. 243-247
15. ↑ Ландау Л. Д., Померанчук И. Я. О точечном взаимодействии в квантовой электродинамике // Доклады АН СССР. — 1955. — Т. 102. — С. 489.
16. ↑ Померанчук И. Я. Равенство нулю перенормированного заряда в квантовой электродинамике // Доклады АН СССР. — 1955. — Т. 103. — С. 1005.
17. ↑ Наумов А. И. Физика атомного ядра и элементарных частиц. — М., Просвещение, 1984. — Тираж 30 000 экз. — c. 358
18. ↑ Боголюбов, 1984, с. 261.
19. ↑ Берестецкий В. Б. Нуль-заряд и асимптотическая свобода // УФН. — 1976. — Т. 120. — С. 439-454
20. ↑ Морозов А. Ю. Струны в теоретической физике // Эйнштейновский сборник 1986-1990. — М., Наука, 1990. — Тираж 2600 экз. — с. 380
21. ↑ Вайскопф В. Физика в двадцатом столетии. — М., Атомиздат, 1977. — c. 84-104