Електрон

	Електрон
	; Схематичне зображення атома барію з електронними оболонками
Склад:	елементарна частинка
Родина:	ферміон
Група:	лептон
Покоління:	перше
взаємодії:	електромагнітна, гравітаційна, слабка
Частинка:	електрон
Античастинка:	позитрон
Відкрита:	Дж. Дж. Томсон у 1897 році
Символ:	e-, β-
Маса:	0,510998910(13) МеВ/c2
Час життя:	стабільний
Електричний заряд:	−1,6021766208(98)× 10−19 Кл
Спін:	1/2

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Електрон (значення).

Електро́н (грец. Ηλεκτρόνιο) — стабільна, негативно заряджена елементарна частинка, що входить до складу всіх атомів. Має електричний заряд (−e = −1,6021892(46)×10⁻¹⁹ Кл) і масу (9,109554(906)×10⁻³¹ кг).

Зазвичай електрон позначається в формулах символом e^-. Бета-частинки, які є високоенергетичними електронами, що утворюються при бета-розпаді атомних ядер, позначаються символом β^-.

Електрон належить до родини лептонів, має електричний заряд −e, спін $\hbar /2$ . Електрон є лептоном першого покоління, бере участь в електромагнітній, слабкій та гравітаційній взаємодіях. Фактор Ланде для електрона дорівнює 2, значення g-фактора −2,0023193043622(15).

Античастинкою для електрона є позитрон.

Електрон — хімічно активна складова атома, де вона пов'язана з електропозитивним ядром силами електростатичного притягання.

Електрон — стабільна частинка, його час життя принаймні перевищує 10²⁶ років. Питання про стабільність електрона зв'язане із законом збереження електричного заряду^[1]^[2].

Назва

Слово «електрон» давньогрецького походження (грец. Ηλεκτρόνιο), в перекладі «ясний камінь», так називався бурштин. Стародавні елліни знали, що якщо потерти бурштин, то він починає притягувати пір'їнки. Надалі Вільям Гілберт у своїй праці, від 1600 року — «Про магніт», назвав електричною незриму силу, яка відштовхує і притягує. ^[3]

Історія відкриття

Німецький фізик Йоганн Гітторф^[de] вивчав електричні явища у розрідженому газі: у 1869 році він помітив свічення навколо катода, що стає яскравішим при зменшенні тиску. У 1870х Вільям Крукс повторив цей дослід з трубкою, яка містила високий вакуум, і показав, що агент, що викликає свічення, рухається від анода до катода, а з допомогою магнітних полів ним можна керувати. Це явище отримало назву «катодні промені». Аналіз того, як саме магнітне поле впливає на них, показав, що цей агент має негативний заряд.^[4] У 1879 році було запропоноване пояснення цього ефекту, що полягало в тому, що існує «четвертий стан матерії», частинки якого мають електричний заряд, випромінюються анодом, і світяться, вдаряючись об інші частинки, що виходять з катода.^[5] Пізніше було показано, що ці промені можуть проходити крізь стінки катода, а тому не є звичайною речовиною.

Термін електрон запровадив у 1894 році Джордж Джонстоун Стоуні. Він ще в 1874 році вперше сформулював ідею про те, що катодні промені складаються із заряджених частинок.

Експериментально відкрив електрон у 1897 році Джозеф Джон Томсон у дослідах із електровакуумними лампами. Також він визначив відношення заряду частинки до її маси. Визначена Томсоном маса була в тисячі разів меншою, ніж маса атома водню, що свідчило про те, що електрон — субатомна частинка.

У 1896 році новозеландський вчений Ернест Резерфорд, вивчаючи флуоресцентні матеріали, показав, що деякі з них (радіоактивні) без будь-якого стороннього впливу випромінюють частинки двох типів, які Резерфорд назвав альфа- і бета-частинками. У 1900 році Анрі Беккерель показав, що бета-частинки є негативно зарядженими, а їхнє відношення маси до заряду було таким самим як у катодних променів.

У 1909 році Роберт Міллікен у дослідах із падінням олійних крапель продемонстрував, що електричний заряд може мати лише дискретні значення, кратні певному елементарному заряду, і виміряв значення цього заряду.

У 1927 році Клінтон Джозеф Девіссон і Лестер Джермер^[en], а також незалежно від них Джордж Паджет Томсон, продемонстрували явище дифракції електронів, довівши, що електрон має як корпускулярні, так і хвильові властивості.

Рівняння руху

У квантовій електродинаміці електрон описується рівнянням Дірака. У випадках, коли релятивістськими ефектами можна знехтувати, використовується рівняння Шредінгера. Електрон — частинка, для якої найяскравіше проявляються хвильові властивості. Дебройлівська довжина хвилі електрона має порядок розміру атома. Саме це дозволяє електронам зв'язуватися з ядром атома, а також брати участь в утворенні хімічних зв'язків між атомами у молекулі чи твердому тілі.

Теорія твердого тіла

У квантовій теорії твердого тіла електрон провідності це певна квазічастинка із характерними для даного кристалу властивостями, зокрема законом дисперсії, ефективною масою тощо.

Поряд із делокалізованими електронами, які мають певний квазіімпульс і рухаються вздовж усього кристалу, існують електрони, локалізовані на домішках чи дефектах кристалічної ґратки.

Електронами зони провідності та дірками у валентній зоні визначається провідність матеріалів.

Див. також

Джерела

Білий М.У. (1973). Атомна фізика. Київ: Вища школа.
Ландау Л.Д., Лившиц Е.М. (1974). Теоретическая физика. т. ІІІ. Квантовая механика. Нерелятивистская теория. Москва: Наука.
Иродов И. Е. (2001). Квантовая физика. Москва: ФИЗМАТЛИТ.

Примітки

↑ Steinberg, R. I.; Kwiatkowski, K.; Maenhaut, W.; Wall, N. S. (1999). Experimental test of charge conservation and the stability of the electron. Physical Review D. 61 (2): 2582—2586. doi:10.1103/PhysRevD.12.2582.
↑ Yao, W.-M. (2006). Review of Particle Physics. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 33 (1): 77—115. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001.
↑ Дейвіс, Норман (1996). "Європа. Історія". Київ: Основи. с. 141. ISBN 978-966-500-338-0. {{cite book}}: |access-date= вимагає |url= (довідка)
↑ [1] [Архівовано 9 жовтня 2016 у Wayback Machine.](англ.)
↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 10 жовтня 2016. Процитовано 6 жовтня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

Посилання

Вікісховище має мультимедійні дані за темою: Електрон

Вчені вперше зняли електрон на відео (англ.)
The Discovery of the Electron. American Institute of Physics, Center for History of Physics. Архів оригіналу за 16 березня 2008. Процитовано 25 листопада 2013.
Particle Data Group. University of California. Архів оригіналу за 7 вересня 2017. Процитовано 25 листопада 2013.
Bock, R.K.; Vasilescu, A. (1998). The Particle Detector BriefBook (вид. 14th). Springer. ISBN 3-540-64120-3. Архів оригіналу за 23 березня 2019. Процитовано 25 листопада 2013.
Copeland, Ed. Spherical Electron. Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham. Архів оригіналу за 27 листопада 2013. Процитовано 25 листопада 2013.

[1] Steinberg, R. I.; Kwiatkowski, K.; Maenhaut, W.; Wall, N. S. (1999). Experimental test of charge conservation and the stability of the electron. Physical Review D. 61 (2): 2582—2586. doi:10.1103/PhysRevD.12.2582.

[2] Yao, W.-M. (2006). Review of Particle Physics. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 33 (1): 77—115. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001.

[3] Дейвіс, Норман (1996). "Європа. Історія". Київ: Основи. с. 141. ISBN 978-966-500-338-0. {{cite book}}: |access-date= вимагає |url= (довідка)

[4] [1] [Архівовано 9 жовтня 2016 у Wayback Machine.](англ.)

[5] Архівована копія. Архів оригіналу за 10 жовтня 2016. Процитовано 6 жовтня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]