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
спін:	1/2

Електро́н (грец. Ηλεκτρόνιο, англ. electron, нім. Elektron, рос. электрон) — стабільна, негативно заряджена елементарна частинка, що входить до складу всіх атомів. Має електричний заряд (-е= −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.

Завдяки напівцілому спіну електрон є ферміоном, і підкоряється статистиці Фермі-Дірака.

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.

Історія відкриття

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

Експериментально відкрив електрон у 1897 році Джозеф Джон Томсон у експериментах з катодними променями у вакуумних лампах. Томсон першим довів, що проміння складається з заряджених часток та визначив відношення заряду частки до її маси. Визначена Томсоном маса була в тисячі разів меншою, ніж маса атома водню, що свідчило про те, що електрон — субатомна частинка.

В 1909 році 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.

В 1927 році Девісон і Джермер, а також незалежно від них Томсон, продемонстрували явище дифракції електронів, довівши, що електрон має як корпускулярні, так і хвильові властивості.

Рівняння руху

В 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 електрону 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 квазі-імпульс 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

• Дифракція електронів

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. 

Посилання

• Вчені вперше зняли електрон на відео (англ.)

Це незавершена стаття з фізики. Ви можете допомогти проекту, виправивши або дописавши її.