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, me = 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 mе » -1,00116mо, где mо - 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.