Электрон
субатомная частица с отрицательным зарядом / From Wikipedia, the free encyclopedia
Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον «янтарь»[5]) — субатомная частица (обозначается символом e−
или β−
), чей электрический заряд отрицателен и равен по модулю одному элементарному электрическому заряду[6]. Электроны принадлежат к первому поколению лептонных частиц[7] и обычно считаются фундаментальными частицами, поскольку у них нет известных компонентов или субструктур[8]. Электрон имеет массу, которая составляет приблизительно 1/1836[англ.] массы протона[9]. Квантово-механические свойства электрона включают собственный угловой момент (спин) полуцелого значения, выраженного в единицах приведённой постоянной Планка, ħ, что делает их фермионами. В связи с этим никакие два электрона не могут занимать одно и то же квантовое состояние в соответствии с принципом запрета Паули[7]. Как и все элементарные частицы, электроны обладают свойствами как частиц, так и волн: они могут сталкиваться с другими частицами и могут дифрагировать как свет. Волновые свойства электронов легче наблюдать экспериментально, чем свойства других частиц, таких как нейтроны и протоны, потому что электроны имеют меньшую массу и, следовательно, большую длину волны де Бройля для равных энергий.
Эту страницу предлагается объединить со страницей Физические характеристики электрона. |
Электрон () | |
---|---|
| |
Состав | фундаментальная частица |
Семья | Фермион |
Группа | Лептон |
Участвует во взаимодействиях | гравитационное[1], слабое и электромагнитное |
Античастица | Позитрон |
Масса |
9,1093837139(28)⋅10−31 кг[2], |
Время жизни | ∞ (не менее 6,6⋅1028 лет[3][4]) |
Квантовые числа | |
Электрический заряд | −1,602176634⋅10−19 Кл (точно)[2] |
Барионное число | 0 |
Лептонное число | +1 |
Спин | 1/2 ħ |
Магнитный момент | −9,2847646917(28)⋅10−24 Дж/Тл[2] |
Внутренняя чётность | +1 |
Изотопический спин | 0 |
Медиафайлы на Викискладе |
Электроны играют существенную роль во многих физических явлениях, таких как электричество, магнетизм, химия и теплопроводность, а также участвуют в гравитационных, электромагнитных и слабых взаимодействиях. Поскольку электрон имеет заряд, его окружает электрическое поле, и если этот электрон движется относительно наблюдателя, то наблюдатель увидит также магнитное поле. Электромагнитные поля, создаваемые другими источниками, будут влиять на движение электрона в соответствии с законом Лоренца. Электроны излучают или поглощают энергию в виде фотонов при ускоренном движении. Лабораторные приборы способны улавливать отдельные электроны, а также электронную плазму с помощью электромагнитных полей. Специальные телескопы наблюдают электронную плазму в космическом пространстве. Свойства электронов используются во многих технологических процессах, приборах и устройствах, таких как трибология, электролиз, электрохимия, аккумуляторные технологии, электроника, сварка, электронно-лучевые трубки, фотоэлектричество, солнечные панели, электронные микроскопы, лучевая терапия, лазеры, детекторы на основе ионизации газов[англ.] и ускорители частиц.
Взаимодействия электронов с другими субатомными частицами представляют интерес в химии и ядерной физике. Кулоновское взаимодействие между положительно заряженными протонами внутри атомных ядер и отрицательно заряженными электронами позволяет образовать из них атомы. Ионизация или различия в пропорциях отрицательного заряда электронов по сравнению с положительными зарядами ядер изменяют энергию связи атомной системы. Обмен или совместное использование электронов между двумя или более атомами является основной причиной химической связи[10]. В 1838 году британский естествоиспытатель Ричард Лэминг[англ.] впервые выдвинул гипотезу о неделимом количестве электрического заряда для объяснения химических свойств атомов[11]. Ирландский физик Джордж Джонстон Стони назвал этот заряд «электроном» в 1891 году, а Дж. Дж. Томсон и его команда британских физиков идентифицировали его как частицу в 1897 году во время эксперимента с электронно-лучевой трубкой. Электроны также могут участвовать в ядерных реакциях при нуклеосинтезе в звёздах, где они известны как бета-частицы. Электроны могут образовываться в результате бета-распада радиоактивных изотопов и при высокоэнергетических столкновениях, например, когда космические лучи попадают в атмосферу. Античастица электрона называется позитроном; он идентичен электрону, за исключением того, что несёт положительный электрический заряд. Когда электрон сталкивается с позитроном[англ.], они аннигилируют друг друга, создавая фотоны гамма-излучения.