Электрон: различия между версиями

[отпатрулированная версия][отпатрулированная версия]
Содержимое удалено Содержимое добавлено
уточнение, оформление, стилевые правки
Строка 4:
| имя = Электрон
| символ = <math>e, ~e^-</math>
| состав = [[фундаментальная частица]]<ref>[http://old.elementy.ru/bookclub/chapters/433429/Absolyutnyy_minimum_Glava_iz_knigi «Абсолютный минимум». Глава из книги Майкл Файер Глоссарий Электрон]</ref>
| семья = [[Фермион]]
| группа = [[Лептон]]
| взаимодействие = [[Гравитация|гравитационное]]<ref name="elementyGrav">''Иванов И.'' [http://elementy.ru/lib/430525 Удивительный мир внутри атомного ядра]: ВопросыНаучно-популярная послелекция лекции]для школьников. ФИАН, 11 сентября 2007 года.</ref>, [[Слабое взаимодействие|слабое]] и [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитное]]
| античастица = [[Позитрон]]
| масса = 9,10938356(11){{e|−31}} [[кг]]<ref name="CODATA allascii">[http://physics.nist.gov/cuu/Constants/Table/allascii.txt Fundamental Physical Constants — Complete Listing]. CODATA. NIST.</ref>,<br>
0,5109989461(31) [[Электронвольт|МэВ]]<ref name="CODATA allascii" />,<br>
5,48579909070(16){{e|-4}} [[Атомная единица массы|а.е.м.]]<ref name="CODATA allascii" />
| время_жизни = ∞ (не менее 6,6{{e|28}} лет<ref name=bx2015>{{статья|автор=Agostini M. et al. ([[Borexino]] Coll.)|заглавие=Test of Electric Charge Conservation with Borexino|издание=[[Physical Review Letters]]|год=2015|том=115 |выпуск=23|страницы=231802|ссылка=http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.115.231802|doi=10.1103/PhysRevLett.115.231802|arxiv=1509.01223|язык=en}}</ref><ref>{{статья|автор=Back H. O. et al. ([[Borexino]] Coll.)|заглавие=Search for electron decay mode {{math|''e'' → γ + ν}} with prototype of Borexino detector|издание=Phys. Lett. B|год=2002|том=525|выпуск=1—2 |страницы=29—40|doi=10.1016/S0370-2693(01)01440-X|arxiv=|bibcode=2002PhLB..525...29B|язык=en}}</ref>)
| время_жизни = ∞ (не менее 6,6{{e|28}} лет<ref name=bx2015>{{cite journal| author = Agostini M. et al. ([[Borexino]] Coll.)
| year = 2015
| title = Test of Electric Charge Conservation with Borexino
| url = http://link.aps.org/doi/10.1103/PhysRevLett.115.231802
| journal = [[Physical Review Letters]]
| volume = 115 | issue = 23 | pages = 231802
| doi = 10.1103/PhysRevLett.115.231802
| bibcode =
| arxiv = 1509.01223
}}</ref><ref>{{статья|автор=H. O. Back et al.|заглавие=Search for electron decay mode {{math|''e'' → γ + ν}} with prototype of Borexino detector|издание=Phys. Lett. B|год=2002|том=525 |страницы=29—40|doi=10.1016/S0370-2693(01)01440-X}}</ref>)
| электрический_заряд = −1,6021766208(98){{e|−19}}&nbsp;[[Кулон|Кл]]<ref name="CODATA allascii" />
| лептонное_число = +1
Строка 30 ⟶ 21 :
| магнитный_момент = −9,274009994(57){{e|−24}} [[Джоуль|Дж]]/[[Тл]]
}}
'''Электро́н''' (от {{lang-grc|ἤλεκτρον}} — [[янтарь]]<ref>Также то же, что и [[электрум]]: «янтарного цвета сплав золота (80 %) с серебром (20 %)» (''Черных П. Я.'' Историко-этимологический словарь).</ref>) — [[стабильные элементарные частицы|стабильная]] отрицательно [[электрический заряд|заряженная]] [[элементарная частица]]. Считается [[Фундаментальная частица|фундаментальной]] (не имеющей, насколько это известно, составных частей) и является одной из основных структурных единиц вещества. Классифицируется как [[фермион]] (обладает [[спин]]ом, равным ½) и как [[лептон]]. Единственный (наравне со своей античастицей — [[позитрон]]ом) из известных заряженных лептонов, являющийся стабильным. Электроны образуют [[Атомная орбиталь|электронные оболочки]] [[атом]]ов, строение которых определяет большинство оптических, электрических, магнитных, механических, [[химические свойства|химических свойств]] вещества<ref>{{Книга:Физическая энциклопедия|1ФЭ|автор=Ельяшевич М. А.|статья=Атом|ссылка=http://dicfemto.academiccom.ruua/dic.nsfarticles/enc_physicspart_1/158/%D0%90%D0%A2%D0%9E%D0%9C0220.html|том=1|страницыс=146—151}}</ref>. Движение электронов обусловливает протекание [[электрический ток|электрического тока]] во многих проводниках (в частности, в [[металл]]ах). В [[рациональная система единиц|рациональной системе единиц]] комптоновская длина волны электрона является единицей длины, а масса электрона — единицей массы.
 
== Свойства ==
Строка 36 ⟶ 27 :
 
: <math>{m_e}=9,10938356(11)~{\cdot}~10^{-31}</math> кг<ref name="CODATA allascii" /> — масса электрона.
 
: <math>{e_0}=-1,6021766208(98)~{\cdot}~10^{-19}</math> Кл<ref name="CODATA allascii" /> — заряд электрона.
 
: <math>{\frac{e_0}{m_e}}=-1,758820024(11)~{\cdot}~10^{11}</math> Кл/кг<ref name="CODATA allascii" /> — удельный заряд электрона.
 
: <math>s={\frac{1}{2}}</math> — [[спин]] электрона в единицах [[постоянная Дирака|<math>\hbar.</math>]]
 
В отличие от большинства других известных науке частиц, электрон стабилен (более точно, в пределах чувствительности эксперимента его [[Время жизни квантовомеханической системы|время жизни]] не менее {{nobr|6,6{{e|28}} лет}} с 90%-й [[Доверительный интервал|доверительной вероятностью]]<ref name=bx2015/>). Распаду свободного электрона на [[нейтрино]] и [[фотон]]ы препятствует [[закон сохранения электрического заряда]], а распаду на другие элементарные частицы препятствует [[закон сохранения энергии]].
 
Современная наука рассматривает электрон как [[Фундаментальная частица|фундаментальную элементарную частицу]], не обладающую структурой и размерами<ref>''{{книга|автор=Наумов А. И.'' |часть=|заглавие=Физика атомного ядра и элементарных частиц. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=[[Просвещение (издательство)|Просвещение]], |год=1984. — Тираж |том=|страницы=82|страниц=|isbn=|тираж=30 000 экз. — С. 82.}}</ref>. Эксперименты по сверхточному определению магнитного момента электрона ([[Нобелевская премия]] 1989 года) показывают, что размеры электрона не превышают {{nobr|10<sup>−20</sup> см}}<ref name = "DemeltRus">{{статья|автор=Демельт Х.|заглавие=Эксперименты с покоящейся изолированной субатомной частицей. [(Нобелевская лекция)]|издание=[[УФН]]|год=1990|том=160|выпуск=12|страницы=129—139|ссылка=http://ufn.ru/ru/articles/1990/12/e/|doi=|arxiv=|язык=ru}}</ref><ref name = "Demelt">Nobel lecture, December, 8, 1989, Hans D. Dehmelt [http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1989/dehmelt-lecture.pdf Experiments with an isolated subatomic particle at rest]</ref>. Проведённые до этого эксперименты по столкновению электронов высоких энергий давали более грубое ограничение на размеры: {{nobr|10<sup>−17</sup> см}}<ref>{{статья|автор=Смондырев М. А.|заглавие=Квантовая электродинамика на малых расстояниях|издание=[[Природа (журнал)|Природа]]|год=1980|номер=9|страницы=74—77}}</ref>.
 
[[Внутренняя чётность]] электрона равна 1.{{sfn|Широков|с=67|1972}} Электрон участвует в [[Слабое взаимодействие|слабом]], [[Электромагнитное взаимодействие|электромагнитном]] и [[Гравитация|гравитационном]] взаимодействиях. Примерами участия электрона в [[слабое взаимодействие|слабых взаимодействиях]] являются [[бета-распад]] и [[электронный захват]]. Он принадлежит к группе [[лептон]]ов и является (вместе со своей античастицей, [[позитрон]]ом) легчайшим из заряженных лептонов и легчайшей элементарной частицей, имеющей электрический заряд. До открытия массы [[нейтрино]] электрон считался наиболее лёгкой из массивных частиц — его масса примерно в 1836 раз меньше массы [[протон]]а. [[Спин]] электрона равен {{frac|1|2}}, и, таким образом, электрон относится к [[фермион]]ам.
 
Как и любая заряженная частица со спином, электрон обладает [[Магнитный момент|магнитным моментом]], причём магнитный момент делится на [[Магнетон Бора|нормальную часть]] и [[аномальный магнитный момент]]. В 1989  году [[Демельт, Ханс Георг|Г. Демельту]] была присуждена [[Нобелевская премия по физике]] за измерение магнитного момента электрона с точностью до {{nobr|13 знаков}} после запятой<ref name = "DemeltRus" /><ref name = "Demelt" />.
 
Иногда к электронам относят как собственно электроны, так и [[позитрон]]ы (например, рассматривая их как общее электрон-позитронное поле, решение [[уравнение Дирака|уравнения Дирака]]), особенно в тех задачах, когда их общие свойства более существенны, чем различия. При таком выборе терминов отрицательно заряженный электрон называют<ref>По предложению [[Андерсон, Карл Дейвид|Карла Андерсона]], открывшего позитрон в 1932 году.</ref> негатроном<ref>{{статья|автор=Beuermann K. P. et al.|заглавие=Cosmic-Ray Negatron and Positron Spectra Between 12 and 220 MeV|издание=Phys. Rev. Lett.|volume=22|pages=412—415|год=1969|doi=10.1103/PhysRevLett.22.412}}<br>{{статья|автор=Ejiri H. |заглавие=Difference between Log ''ft'' Values of Negatron Decays and Positron Decays from Odd-Odd Nuclei to Even-Even Nuclei|издание=J. Phys. Soc. Jpn.|volume=22|год=1967|pages=360—367 |doi=10.1143/JPSJ.22.360}}<br>Из статьи {{статья|автор=Skibo J. G., Ramaty R. |заглавие=Primary and Secondary Cosmic Ray Positrons and Electrons|издание=23rd International Cosmic Ray Conference|volume=2|pages=132—135|год=1993|bibcode=1993ICRC....2..132S}}: «Hereafter, the term electron will refer to positrons and negatrons».</ref>, положительно заряженный — позитроном.
Строка 59 ⟶ 47 :
Благодаря своей малой массе электроны вследствие [[туннельный эффект|туннельного эффекта]] с лёгкостью проникают через потенциальные барьеры высотой в несколько электрон-вольт и толщиной примерно до десятка атомных диаметров. Явлением туннельного эффекта для электронов объясняется то, что электрический ток может протекать между металлическим электродом и ионами раствора или между двумя металлами, находящимися в контакте, несмотря на то, что поверхность металла обычно покрыта слоями окисла или загрязнена<ref>''[[Мотт, Невилл Франсис|Мотт Н.]], [[Снеддон, Иан|Снеддон И.]]'' Волновая механика и её применения. — М.: [[Наука (издательство)|Наука]], 1966. — Тираж 9400 экз. — С. 30</ref>.
 
Отношение [[электрический заряд|электрического заряда]] к массе для электрона во много раз превышает аналогичное отношение для любой другой элементарной частицы или системы частиц. Электроны можно получать из твёрдых тел относительно легко по сравнению с любыми другими частицами. Эти два обстоятельства лежат в основе многочисленных применений электронов в электровакуумных приборах<ref>''Спроул Р.'' Современная физика. — М.: [[Наука (издательство)|Наука]], 1974. — Тираж 34000{{nobr|34 000 экз.}} — С. 18</ref>.
 
== Этимология и история открытия ==
{{Таблица элементарных частиц|440}}
Название «электрон» происходит от греческого слова {{lang-grc2|ἤλεκτρον}}, означающего «[[янтарь]]»: ещё в древней Греции естествоиспытателями проводились эксперименты — куски янтаря тёрли шерстью, после чего те начинали притягивать к себе мелкие предметы. Термин «электрон» как название фундаментальной неделимой единицы заряда в [[электрохимия|электрохимии]] был предложен<ref>{{статья|автор=Stoney, G. Johnstone, «''[http://wwwJ.chemteam.info/Chem-History/Stoney-1894.html |заглавие=Of the 'Electron,' or Atom of Electricity]''». |издание=[[Philosophical Magazine]]. Series 5, Volume |год=1894|том=38, p. |выпуск=|страницы=418—420 October |ссылка=http://www.chemteam.info/Chem-History/Stoney-1894.html|doi=|arxiv=|язык=en}}</ref> [[Стоуни, Джордж Джонстон|Дж. Дж. Стоуни]] в [[1894]] (сама единица была введена им в [[1874]]). [[Открытие электрона]] как частицы принадлежит [[Вихерт, Эмиль|Э. Вихерту]]<ref>{{статья|автор=Wiechert E.|заглавие=Ueber //das Wesen der Elektrizität|издание=Schriften d.der phys.Physikalisch-ökon.Okonomischen Gesell.Gesellschaft zu KönigsbergKonigsberg in PrPreußen|год=7 Jan. 1897. |том=38. Jg. № |выпуск=1. Sitzungsber. S. 3-16.|страницы=3—12|ссылка=|doi=|arxiv=|язык=de}}</ref><ref>{{статья|автор=Быков Г. В. |заглавие=К истории открытия электрона // |издание=Вопросы истории естествознания и техники. |год=1963. Вып. |том=|выпуск=15. С. 25-29.|страницы=25—29|ссылка=|doi=|arxiv=|язык=}}</ref> и [[Томсон, Джозеф Джон|Дж. Дж. Томсону]], который в [[1897]] установил, что отношение заряда к массе для [[катодные лучи|катодных лучей]] не зависит от материала источника. (см. [[Открытие электрона]])
 
'''Открытие волновых свойств'''<ref>БСЭ</ref>. Согласно гипотезе [[Луи де Бройль|де Бройля]] ([[1924]]), электрон (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только [[Корпускула|корпускулярными]], но и [[Корпускулярно-волновой дуализм|волновыми свойствами]]. [[Волны де Бройля|Де-бройлевская длина волны]] электрона равна <math>\lambda = \frac{h}{p}</math>, где <math>h</math> — [[постоянная Планка]], <math>p</math> — [[импульс]] электрона. В нерелятивистском случае <math>v \ll c</math> она равна <math>\lambda = \frac{h }{m_{e} v}</math>, где <math>v</math> — скорость движения электрона, <math>m_{e}</math> — [[масса]] электрона. В ультрарелятивистском случае <math>v \rightarrow c, E \gg m_{e} c^2</math> она равна <math>\lambda = \frac{h c}{E}</math>, где <math>c</math> — скорость света, <math>E</math> — [[энергия]] электрона.
 
В соответствии с этим электроны, подобно свету, могут испытывать [[Интерференция (физика)|интерференцию]] и [[дифракция электронов|дифракцию]]. Волновые свойства электронов были экспериментально обнаружены в [[1927 год]] годуу американскими физиками [[Дэвиссон, Клинтон Джозеф|К. Дэвиссоном]] и [[Джермер, Лестер Хэлберт|Л. Джермером]] ([[Опыт Дэвиссона — Джермера]]) и независимо английским физиком [[Томсон, Джордж Паджет|Дж. П. Томсоном]]<ref>''{{статья|автор=Thomson G. P. |заглавие=The Septuagenarian Electron|издание=Phys. Today|год=1967|том=20|выпуск=5|страницы=55|ссылка=|doi=|arxiv=|язык=en}}; Пер. с англ.: {{статья|автор=[[Томсон, Джордж Паджет|Томсон Г. П.]]'' |заглавие=Семидесятилетний электрон // |издание=[[УФН]]. — |год=1968. — № |том=94|выпуск=2. — С. |страницы=361—370. — ISSN 1996-6652. — URL: |ссылка=http://ufn.ru/ru/articles/1968/2/f/|doi=10.3367/UFNr.0094.196802f.0361|arxiv=|язык=}}</ref><ref>''{{статья|автор=[[Томсон, Джордж Паджет|Томсон Г. П.]]'' |заглавие=Ранний этап изучения дифракции электронов // |издание=[[УФН]]. — |год=1969. — № |том=99|выпуск=11. — С. |страницы=455—468. — ISSN 1996-6652. — URL: |ссылка=http://ufn.ru/ru/articles/1969/11/d/|doi=10.3367/UFNr.0099.196911d.0455|arxiv=|язык=}} </ref>.
[[Волны де Бройля|Де-бройлевская длина волны]] электрона равна <math>\lambda = \frac{h}{p}</math>, где <math>h</math> — [[постоянная Планка]], <math>p</math> — [[импульс]] электрона. В нерелятивистском случае <math>v \ll c</math> она равна <math>\lambda = \frac{h }{m_{e} v}</math>, где <math>v</math> — скорость движения электрона, <math>m_{e}</math> — [[масса]] электрона. В ультрарелятивистском случае <math>v \rightarrow c, E \gg m_{e} c^2</math> она равна <math>\lambda = \frac{h c}{E}</math>, где <math>c</math> — скорость света, <math>E</math> — [[энергия]] электрона.
 
В соответствии с этим электроны, подобно свету, могут испытывать [[Интерференция (физика)|интерференцию]] и [[дифракция электронов|дифракцию]]. Волновые свойства электронов были экспериментально обнаружены в [[1927]] году американскими физиками [[Дэвиссон, Клинтон Джозеф|К. Дэвиссоном]] и [[Джермер, Лестер Хэлберт|Л. Джермером]] ([[Опыт Дэвиссона — Джермера]]) и независимо английским физиком [[Томсон, Джордж Паджет|Дж. П. Томсоном]]<ref>''[[Томсон, Джордж Паджет|Томсон Г. П.]]'' Семидесятилетний электрон // [[УФН]]. — 1968. — № 2. — С. 361—370. — ISSN 1996-6652. — URL: http://ufn.ru/ru/articles/1968/2/f/</ref><ref>''[[Томсон, Джордж Паджет|Томсон Г. П.]]'' Ранний этап изучения дифракции электронов // [[УФН]]. — 1969. — № 11. — С. 455—468. — ISSN 1996-6652. — URL: http://ufn.ru/ru/articles/1969/11/d/</ref>.
 
== Использование ==
Строка 75 ⟶ 61 :
В большинстве источников низкоэнергетичных электронов используются явления [[термоэлектронная эмиссия|термоэлектронной эмиссии]] и [[фотоэлектронная эмиссия|фотоэлектронной эмиссии]]. Высокоэнергетичные, с энергией от нескольких [[кэВ]] до нескольких [[МэВ]], электроны излучаются в процессах [[бета-распад]]а и [[внутренняя конверсия|внутренней конверсии]] радиоактивных ядер. Электроны, излучаемые в бета-распаде, иногда называют бета-частицами или бета-лучами. Источниками электронов с более высокой энергией служат [[ускорители заряженных частиц|ускорители]].
 
Движение электронов в [[металл]]ах и [[полупроводник]]ах позволяет легко переносить энергию и управлять ею. Это явление ([[электрический ток]]) является одной из основ современной цивилизации и используется практически повсеместно в промышленности, связи, информатике, электронике, в быту. Скорость дрейфа электронов в проводниках крайне мала ({{nobr|~0,1—1 мм/с}}), однако электрическое поле распространяется со [[Скорость света|скоростью света]]. В связи с этим ток во всей цепи устанавливается практически мгновенно.
 
Пучки электронов, ускоренные до больших энергий, например, в [[линейный ускоритель|линейных ускорителях]], являются одним из основных средств изучения строения атомных ядер и природы элементарных частиц. Более прозаическим применением [[электронный луч|электронных лучей]] являются [[телевизор]]ы и [[Монитор (устройство)|мониторы]] с электронно-лучевыми трубками (ЭЛТ) — [[кинескоп]]ами. [[Электронный микроскоп]] также использует способность электронных пучков подчиняться законам [[электронная оптика|электронной оптики]]. Ещё ускоренные электронные лучи применяются для создания [[Рентгеновское излучение|рентгеновского излучения]]: при попадании электронного пучка в металлическую мишень происходит рассеяние электронов на электростатическом поле атомных ядер и электронов и генерация [[Тормозное излучение|тормозного излучения]]. До изобретения [[транзистор]]ов практически вся [[радиотехника]] и [[электроника]] были основаны на вакуумных [[электронные лампы|электронных лампах]], где применяется управление движением электронов в вакууме электрическими (иногда и магнитными) полями. [[Вакуумные электронные приборы|Электровакуумные приборы (ЭВП)]] продолжают ограниченно использоваться и в наше время. Наиболее распространённые применения — [[магнетрон]]ы в генераторах [[микроволновая печь|микроволновых печей]] и вышеупомянутые электронно-лучевые трубки в телевизорах и мониторах.
 
Электронные пучки используются в устройствах для очистки [[дым]]овых газов<ref name="NKJ201710A">{{статья |автор=Екатерина Зубкова|заглавие=[https://www.nkj.ru/archive/articles/32261/ БИНТИ Ускорители для очистки дымовых газов электростанций]|издание=[[Наука и жизнь]] |год=2017 |номер=10 |страницы=40 - 4140—41}}</ref> и в буровых установках для бурения скальных пород<ref name="NKJ201710B">{{статья |автор=Екатерина Зубкова|заглавие=[https://www.nkj.ru/archive/articles/32261/ БИНТИ Пробурить скважину к глубинному теплу]|издание=[[Наука и жизнь]] |год=2017 |номер=10 |страницы=41}}</ref>.
 
== Электрон как квазичастица ==
Если электрон находится в [[Частица в периодическом потенциале|периодическом потенциале]], его движение рассматривается как движение [[квазичастица|квазичастицы]]<ref name="Kittel">''{{книга|автор=Киттель Ч.'' |часть=|заглавие=Квантовая теория твердых тел. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.-Л.: |издательство=Наука, |год=1967. — С. |том=|страницы=103.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>. Его состояния описываются [[Квазиволновой вектор|квазиволновым вектором]]. Основной динамической характеристикой в случае квадратичного [[закон дисперсии|закона дисперсии]] является [[эффективная масса]], которая может значительно отличаться от массы свободного электрона и в общем случае является [[тензор]]ом<ref name="Davydov">''{{книга|автор=Давыдов А. С.'' |часть=|заглавие=Теория твердого тела. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=Мир, |год=1979. — С. |том=|страницы=122.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>.
 
== Электрон и Вселенная ==
Через сотую долю секунды после [[Большой взрыв|Большого взрыва]] Вселенная состояла из смеси электронов, позитронов, нейтрино, фотонов, протонов, и нейтронов. На каждые протон и нейтрон приходилось примерно по миллиарду электронов, позитронов, нейтрино и фотонов. Примерно через <math>14</math> секунд после Большого взрыва, когда температура Вселенной снизилась до <math>{{nobr|3</math> млрд. градусов}}, почти все электроны [[аннигиляция|аннигилировали]] с позитронами<ref>{{книга | автор = [[Вайнберг, Стивен|Вайнберг С.]] | заглавие = Первые три минуты | место = М. | издательство = Эксмо | год = 2011 | страниц = 208 | isbn = 978-5-699-46169-1 | ref = Вайнберг}}</ref>.
 
Известно<ref>{{статья|автор = RichardBoyd R. N. Boyd|заглавие = Big bang nucleosynthesis|оригинал = |ссылка = https://dxwww.doisciencedirect.orgcom/10.1016science/article/abs/pii/S0375-9474(00)00707-7S0375947400007077?via%3Dihub|издание = Nuclear Physics A|тип =|место =|год = 2001|том = 693|номер = 1-21—2
|страницы = 249249—257|doi=10.1016/S0375-2579474(00)00707-7|язык=en}}</ref>, что из каждых 100 [[нуклон]]ов во Вселенной, 87 являются [[протон]]ами и 13 — [[нейтрон]]ами (последние в основном входят в состав ядер [[гелий|гелия]]). Для обеспечения общей нейтральности вещества число протонов и электронов должно быть одинаково. Плотность барионной (наблюдаемой оптическими методами) массы, которая состоит в основном из нуклонов, достаточно хорошо известна (один нуклон на {{nobr|0,4 кубического метра}})<ref>[http://pdg.lbl.gov/2007/reviews/astrorpp.pdf Astrophysical Constants and Parameters]</ref>. С учётом радиуса [[Наблюдаемая Вселенная|наблюдаемой Вселенной]] ({{nobr|13,7 млрд}} световых лет) можно подсчитать, что число электронов в этом объёме составляет ~10<sup>80</sup>, что сопоставимо с [[Большие числа Дирака|большими числами Дирака]].
 
Электрический заряд электрона, постоянная Планка и скорость света определяют [[постоянная тонкой структуры|постоянную тонкой структуры]], определяющую интенсивность электромагнитных взаимодействий: <math>\alpha = \frac{e^2}{\hbar c} \approx \frac{1}{137}</math>.
 
Масса электрона, электрический заряд электрона и постоянная Планка определяют характерный размер атомов ([[Боровскийборовский радиус]]): <math>r = \frac{\hbar^{2}}{me^{2}} = 0,5 \cdot 10^{-8}</math> см<ref>''{{книга|автор=[[Смородинский, Яков Абрамович|Смородинский Я. А.]]'' |часть=Законы и парадоксы элементарных частиц // |заглавие=Физика наших дней. Сборник —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=Знание, |год=1972. — С. |том=|страницы=90—91.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>.
 
Радиоизлучение радиогалактик и пульсаров объясняется [[синхротронное излучение|синхротронным излучением]] электронов в магнитных полях около этих объектов. Доля электронов с энергией, превышающей <math>{{nobr|1</math> Гэв[[ГэВ]]}}, в первичных [[Космические лучи|космических лучах]] составляет около <math>1\ %</math> от общего потока.<ref>{{книга | автор = [[Дорман, Лев Исаакович|Дорман Л. И.]] | заглавие = Экспериментальные и теоретические основы астрофизики космических лучей | место = М. | издательство = Наука | год = 1975 | страниц = 464 | isbn = | ref = Дорман }}</ref>.
 
[[Сжимаемость электронного газа|Давление вырожденного]] [[Электронный газ|электронного газа]] играет важную роль на заключительном этапе эволюции звёзд. Звёзды с массой меньше [[Предел Чандрасекара|чандрасекаровского предела]] после охлаждения стабилизируются давлением вырожденного электронного газа и превращаются в [[Белый карлик|белые карлики]]. В звёздах с большей массой атомные ядра захватывают электроны и распадаются на нейтроны ([[нейтронная звезда]]){{sfn|Широков|с=552|1972}}. [[Ядерные реакции]] с участием электронов и позитронов играют важную роль при взрывах [[Сверхновая звезда|сверхновых звёзд]]{{sfn|Широков|с=558|1972}}.
 
С электроном связаны несколько физических величин, имеющих размерность длины<ref>{{книга | автор = [[Щёлкин, Кирилл Иванович|Щёлкин К. И.]] | заглавие = Физика микромира | место = М. | издательство = Атомиздат | год = 1965 | страниц = 230 | isbn = | ref = Щёлкин }}</ref>:
 
* [[комптоновская длина волны]] электрона <math>\lambda = \frac {2 \pi \hbar}{m c} \approx 2,4 \cdot 10^{-10}</math> см;
Строка 104 ⟶ 90 :
* [[гравитационный радиус]] электрона <math>r = \frac{2 G m}{c^2} \approx 1,35 \cdot 10^{-55}</math> см.
 
Все электроны во Вселенной абсолютно одинаковы по своим свойствам. Если обозначить величину электрического заряда электрона как <math>e</math>, то электрические заряды всех известных элементарных частиц, за исключением кварков, равны <math>\pm e, 0</math>, а электрические заряды кварков равны <math>\pm \frac{1}{3}e, \pm \frac{2}{3}e</math>. Масса электрона резко выделяется в распределении известных элементарных частиц по массам<ref>{{книга|автор=[[Розенталь, Иосиф Леонидович|Розенталь И. Л.]], Архангельская И.  В. |часть=|заглавие=Геометрия, динамика, Вселеннная. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=Едиториал УРСС, |год=2003. — С. |том=|страницы=175. — ISBN |страниц=|isbn=5-354-00413-6.|тираж=}}</ref>. Классический радиус электрона почти равен радиусу действия ядерных сил<ref>{{книга|автор=[[Вайскопф, Виктор Фредерик|Вайскопф В.]] |часть=|заглавие=Физика в двадцатом столетии. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=Атомиздат, |год=1977. — С. |том=|страницы=103.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref><ref>{{книга|автор=[[Бор, Нильс|Бор Н.]] |часть=Дискуссии с Эйнштейном о проблемах теории познания в атомной физике // |заглавие=Атомная физика и человеческое познание. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=ИЛ, |год=1961. — С. |том=|страницы=92.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref><ref>''{{книга|автор=[[Розенфельд, Леон|Розенфельд Л. Розенфельд]]'' |часть=Квантовая электродинамика // |заглавие=Нильс Бор и развитие физики.|оригинал= -|ссылка=|издание=|ответственный=|место= М., |издательство=ИЛ, |год=1958. - c. |том=|страницы=115|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>. Можно ли вывести величину электрического заряда электрона из других мировых констант ([[скорость света|скорости света]], [[Постоянная Планка|постоянной Планка]], [[Гравитационная постоянная|гравитационной постоянной]])?<ref>''{{книга|автор=[[Иваненко, Дмитрий Дмитриевич|Иваненко Д. Д.]]'' |часть=Элементарные частицы // |заглавие=Очерки развития основных физических идей. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=АН СССР, |год=1959. — Тираж |том=|страницы=427|страниц=|isbn=|тираж=5000 экз. — С. 427.}}</ref>? Имеет ли смысл вопрос о размере электрона? Зависит ли размер электрона от условий опытов?<ref>{{книга|автор=[[Пономарёв, Леонид Иванович|Пономарев Л. И.]] |часть=|заглавие=По ту сторону кванта. —|оригинал= |ссылка=|издание=|ответственный=|место=М.: |издательство=Молодая гвардия, |год=1971. — С. |том=|страницы=43.|страниц=|isbn=|тираж=}}</ref>? ОбъяснениеОтветы этихна фактовэти представляетвопросы собойпока неизвестны (см. [[Нерешённые проблемы современной физики|нерешённую проблему современной физики]]).
 
Если бы масса электрона превышала разность масс нейтрона и протона, то химический состав Вселенной изменился бы коренным образом. В ней отсутствовал бы водород, а следовательно, звёзды в их обычном понимании, жизнь и разум. Поэтому, возможно, малая масса электрона обусловлена [[Антропный принцип|антропным принципом]]<ref>{{книга | автор = [[Новиков, Игорь Дмитриевич|Новиков И. Д.]] | заглавие = Как взорвалась Вселенная | место = М. | издательство = Наука | год = 1988 | страниц = 141 | isbn = 5-02-013881-9 | ref = Новиков}}</ref>.
 
Если бы электрон имел целый спин, то [[принцип Паули]] бы для него не выполнялся. Как следствие, во всех атомах [[принцип Паули#Строение атомов и принцип Паули|отсутствовали бы электронные оболочки]], и все атомы были бы химически инертны. Во Вселенной отсутствовали бы молекулы, химические соединения и жизнь, подобная нашей.{{нет АИ|25|11|2018}}
Строка 112 ⟶ 98 :
== Орбиталь ==
{{main|Орбиталь}}
Орбиталь — в многоэлектронной системе — одноэлектронная [[волновая функция]]{{sfn|Дмитриев, Электрон глазами химика|1986|с=65}}.
 
Для описания [[атом]]ных и [[Молекула|молекулярных]] многоэлектронных систем вместо точного решения [[Уравнение Шрёдингера|уравнения Шрёдингера]] приходится обращаться к тем или иным [[Аппроксимация|приближениям]], одним из которых является одноэлектронное или (другое название) — орбитальное. В его основе лежит представление о существовании индивидуальных состояний каждого электрона, которые представляют собой стационарные состояния движения электрона в некотором эффективном [[Поле (физика)|поле]], создаваемом [[Атомное ядро|ядром]] (или ядрами) и всеми остальными электронами. Эти стационарные состояния описываются соответствующими одноэлектронными функциями{{sfn|Дмитриев, Электрон глазами химика|1986|с=65}} — орбиталями.
 
== Электрон в произведениях искусства ==
* [[Брюсов, Валерий Яковлевич|В. Брюсов]] посвятил электрону своесвоё стихотворение «Мир электрона».
 
== См. также ==
Строка 132 ⟶ 117 :
* [[Электронное облако]]
{{конец кол}}
 
== Примечания ==
{{примечания|2}}
Строка 137 ⟶ 123 :
== Литература ==
* Все известные свойства электрона систематизированы в обзоре Particle Data Group [http://pdg.lbl.gov/2012/listings/rpp2012-list-electron.pdf]{{ref-en}}.
* ''[[Бронштейн, Матвей Петрович|''Бронштейн М.  П.'']]'' Атомы и электроны.  — М.: [[Наука (издательство)|Наука]].  — 1980.  — 152 с., [[Библиотечка «Квант»]], вып. 1. тирТир. 150000 экз.
* {{книга|автор=Дмитриев И.С. |заглавие = Электрон глазами химика |ответственный = 2-е изд., испр. |место= Л. |издательство= Химия |год= 1986 |страниц = 225 |ref=Дмитриев, Электрон глазами химика}}
* {{книга | автор = [[Широков, Юрий Михайлович|Широков Ю. М.]], [[Юдин, Николай Прокофьевич|Юдин Н. П.]] | заглавие = Ядерная физика | место = М. | издательство = Наука | год = 1972 | страниц = 670 | isbn = | ref = Широков}}