Mass ng elektron - maliit na ikarete at mga kalsada

Kung humingi ka ng 100 mga tao na magsabi ng hindi bababa sa tatlong kilalang elementarya na particle, maaaring hindi lahat ay tatawagan ang lahat ng tatlo, ngunit walang makakalimutang tawagan ang kampeon ng popularidad - ang elektron. Ang pinakamaliit at pinakamagaan sa mga particle na nagdadala ng singil, nasa lahat ng dako at ... sa kasamaang palad ay "negatibong", ito ay isang bahagi ng anumang substansiya sa Earth at ito ay nararapat na isang espesyal na kaugnayan dito. Ang pangalan ng maliit na butil ay nagmula sa sinaunang Gresya mula sa salitang Griyego na "amber" - isang materyal na minamahal ng mga matatanda dahil sa kakayahang maakit ang maliliit na bagay. Pagkatapos, kapag ang pag-aaral ng kuryente ay nakakuha ng isang mas malaking sukat, ang terminong "elektron" ay nagsimula sa ibig sabihin ng isang hindi nababahagi, at samakatuwid, ang pinakamaliit na yunit ng pagsingil.

Ang buhay na walang hanggan ng isang elektron, bilang isang mahalagang bahagi ng bagay, ay iniharap ng isang pangkat ng mga pisiko, pinangunahan ni JJ Thomson. Noong 1897, sinisiyasat ang mga ray ng mga katod, natukoy nila kung paano nauugnay ang mass ng elektron sa singil nito, at nalaman na ang ratio na ito ay hindi depende sa materyal na katod. Ang susunod na hakbang sa pag-unawa sa likas na katangian ng elektron ay ginawa ni Becquerel noong 1900. Sa kanyang eksperimento napatunayan na ang beta ray ng radyum ay lumihis din sa electric field, at ang kanilang mass-to-charge ratio ay katulad ng mga ray ng katod. Ito ay naging hindi mapag-aalinlanganang patunay na ang elektron ay isang "independyenteng piraso" ng atom ng anumang sangkap. At pagkatapos, noong 1909, si Robert Milliken, sa isang eksperimento na may mga droplet ng langis na nahulog sa electric field, ay nakapagtala ng electrical force na nagbabalanse sa lakas ng grabidad. Kasabay nito, ang halaga ng elementarya ay naging kilala. Hindi bababa sa, singil:

Eo = - 1.602176487 (49) * 10-19 Cl.

Ito ay sapat upang makalkula ang masa ng elektron:

Me = 9,109,38215 (15) * 10-31kg.

Tila na ngayon may order, ang lahat ay nasa likod, ngunit ito ay simula lamang ng isang mahabang paraan ng pag-alam sa likas na katangian ng elektron.

Para sa isang mahabang panahon, ang dalawang mukha na kakanyahan ng elektron ay isang hindi pagkakasundo sa physics: ang mga katangian ng kuwantum na mekanikal ay tumutukoy sa isang maliit na butil, at sa mga eksperimento sa pagkagambala ng mga electron beam sa parallel slits, ang likas na alon ay ipinahayag. Ang sandali ng katotohanan ay dumating noong 1924 nang una, binigyan ni Louis de Broglie ang lahat ng materyal, at elektron din, na may mga alon na pinangalanan sa pamamagitan ng kanyang pangalan, at tatlong taon na ang lumipas si Pauli ay nakumpleto ang pagbuo ng mga unang konsepto ng mekanika ng quantum na naglalarawan sa kabuuan ng likas na katangian ng mga particle. Pagkatapos ay nanggaling ang turn ng Erwin Schrodinger at Paul Dirac - samakatuwid ay nakakatugon sa bawat isa, nakita nila ang equation para sa naglalarawan ng kakanyahan ng elektron, kung saan ang mass ng elektron at ang Planck constant, quantum dami, ay nakikita sa pamamagitan ng mga katangian ng alon - dalas at haba ng daluyong.

Tiyak, ang gayong panloloko ng isang maliit na butil ng elementarya ay may malalaking epekto. Sa paglipas ng panahon, naging malinaw na ang mga katangian ng isang libreng elektron sa labas ng bagay (bilang isang halimbawa - katod ray) - ito ay hindi ang parehong bagay bilang isang elektron sa anyo ng isang electric kasalukuyang sa isang kristal. Para sa isang libreng elektron, ang masa nito ay kilala bilang "pahinga masa ng isang elektron". Ang pisikal na kalikasan ng pagkakaiba sa masa ng isang elektron sa ilalim ng iba't ibang mga kondisyon ay sumusunod mula sa katotohanan na ang enerhiya nito ay depende sa saturation ng magnetic field ng espasyo kung saan ito gumagalaw. Ipinakikita ng mas malalim na "disassemblies" na ang magnitude ng magnetic field ng mga elektron na lumilipat sa konduktor, mas tumpak na daloy ng kasalukuyang sa bagay, ay hindi nakasalalay sa magnitude ng singil ng kasalukuyang carrier, ngunit sa kanilang masa. Ngunit, sa kabilang banda, ang tiyak na enerhiya ng magnetic field ay katumbas ng kinetiko ng enerhiya ng kinetiko ng paglipat ng mga singil, at ang paglago ng enerhiya na ito ay katumbas ng mas mataas na mass carrier ng singil, na tinatawag na "epektibong masa ng elektron." Itinuturo ng analytically na ito ay mas malaki kaysa sa mass ng isang libreng elektron sa a / 2λ beses, kung saan ang isang ay ang distansya sa pagitan ng mga eroplano bounding ang konduktor, at λ ay ang lalim ng layer ng balat ng magnetic field.

Sa elementarya na pisika ng particle, ang masa ng isang elektron ay isa sa mga constants ng reference. Ang talambuhay ng elektron ay hindi nagtatapos - ang pag-aaral ay laging may kaugnayan at sa pangangailangan, kung saan siya ay isang kailangang-kailangan na kalahok. Matagal nang malinaw na bagaman maliit, elementarya, at uniberso kung wala ito - hindi isang hakbang.