«ЭЛЕКТРОН (частица)»

ЭЛЕКТРОН (частица)

ЭЛЕКТРО́Н (е, е^-), частица, принадлежащая к классу лептонов(см. ЛЕПТОНЫ), носитель наименьшей известной массы и наименьшего электрического заряда(см. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ЗАРЯД). Открыт в 1897 г. английским ученым Дж. Дж. Томсоном(см. ТОМСОН Джозеф Джон) и является первой элементарной частицей, открытой в физике. (Название электрон от греческого слова elektron — янтарь, предложено в 1891 г. ирландским физиком Дж.Стони для заряда одновалентного иона). Электрический заряд электрона условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектролизованного янтаря.

Электрон — составная часть атома, число электронов в нейтральном атоме равно числу протонов в ядре.

Электрический заряд электрона составляет е = (4,8032068 0,0000015)^.10^-10 единиц СГСЕ, или 1,60217733^.10^-19Кл.

Масса электрона, m_e = 9,11^.10^-31кг.

Спин электрона равен1/2 (в единицах ћ), следовательно, электрон подчиняется статистике Ферми — Дирака(см. ФЕРМИ-ДИРАКА СТАТИСТИКА), описывающей поведение большого количества электронов. Одним из основных положений этой статистики является принцип Паули(см. ПАУЛИ ПРИНЦИП). Спин электрона — квантовая величина, внутреннее неотъемлемое свойство электрона.

Магнитный момент электрона m_е » -1,00116m_о, где m_о — магнетон(см. МАГНЕТОН) Бора.

Первые точные измерения электрического заряда электрона провел в 1909—13 гг. американский физик Р. Милликен(см. МИЛЛИКЕН Роберт Эндрус).

Античастица электрона — позитрон — открыта в 1932 г.

Электроны, как и другие микрочастицы, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Они сочетают свойства локализованной в пространстве частицы со свойствами не локализованной в определенном месте волны. Волновые свойства электронов проявляются при их дифракции(см. ДИФРАКЦИЯ ВОЛН), которая лежит в основе электронографии.

Особенностями движения электронов в атомах, подчиняющегося уравнениям квантовой механики, определяются оптические, электрические, магнитные, механические и химические свойства веществ.

Электроны могут рождаться в различных реакциях, таких, как распад отрицательно заряженного мюона, или при бета-распаде нейтрона.

Электроны участвуют в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. В классической электродинамике электрон ведет себя как частица, движение которой подчиняется уравнениям Лоренца —Максвелла(см. ЛОРЕНЦА — МАКСВЕЛЛА УРАВНЕНИЯ). В то же время движение электрона подчиняется уравнению Шредингера(см. ШРЕДИНГЕРА УРАВНЕНИЕ) для нерелятивистких явлений и уравнению Дирака(см. ДИРАКА УРАВНЕНИЕ) — для релятивистских.

Слабые взаимодействия электронов проявляются, например, в реакциях между электронами и нейтрино, в атомных спектрах.

Так, вследствие электромагнитного процесса происходит аннигиляция электрона и позитрона с образованием двух g-квантов:

е⁺ + е^- ® g + g.

Электроны и позитроны высоких энергий могут участвовать и в других процессах электромагнитной аннигиляции с образованием адронов: е⁺ + е^{- -} ® адроны. Такие реакции изучаются на ускорителях на встречных е⁺е^—пучках.

Не имеется никаких данных о внутренней структуре электрона. Современные теории исходят из представлений о лептонах как о точечных частицах. Сейчас это проверено экспериментально до расстояний 10^-16см.

Устойчивость электрона следует из закона сохранения заряда и закона сохранения энергии. Электрон (и позитрон) — самая легкая из заряженных частиц, поэтому он ни на что не может распасться: распад на более тяжелые заряженные частицы (например, мюон, пи-мезон) запрещен законом сохранения энергии, а распад на более легкие, чем электрон, нейтральные частицы (фотоны, нейтрино) запрещен законом сохранения заряда. О точности, с которой выполняется закон сохранения заряда можно судить по тому, что (как показывает опыт) электрон не теряет своего заряда по крайней мере за 10 лет.