|
|
|
|
|
ЭЛЕКТРОН |
Большая советская энциклопедия (БЭС) |
I
Электрон (символ е-, e)
первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть Атомов; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.
Современные значения заряда (e) и массы (me) Э. равны:
e = — 4,803242(14)10-10 ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)10-19 Кулон,
me = 0,9109534(47)10-27 г = 0,5110034(14) Мэв/с2,
где с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э. равен 1/2 (в единицах Планка постоянной (См. Планка постоянная) 0187752476.tif ), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике (См. Ферми - Дирака статистика). Магнитный момент Э. — = 1,0011596567(35) 0, где 0 — Магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов (См. Лептоны).
Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном. Название «Э.» [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова elektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд). Античастица (См. Античастицы) Э. — позитрон (e+) открыта в 1932.
Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца - Максвелла уравнениям. Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r0 = е2/тес2~10-13 см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (См. Бройль) (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля). Де-бройлевская длина волны Э. равна 0112832493.tif , где — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц).
Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению (См. Шрёдингера уравнение) для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению (См. Дирака уравнение) — для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов (См. Периодическая система элементов) Д. И. Менделеева, а также природу химической связи (См. Химическая связь) атомов в молекулах.
Э. — член единого обширного семейства элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (См. Мюоны) (-) на электрон, электронное Антинейтрино ( 0101595036.tif ) и мюонное Нейтрино ():
0104997605.tif ,
а также Бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:
0161192458.tif .
Последняя реакция является источником -лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий (См. Слабые взаимодействия). Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два -кванта
e- + e+ > 2.
С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов (См. Пи-мезоны):
e- + е+ > - + +.
В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J//-частица (см. Резонансы, Элементарные частицы).
Релятивистская квантовая теория Э. (Квантовая электродинамика) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.
0103373855.tif
(где a 1/137,036 — Тонкой структуры постоянная) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля).
Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.
Л. И. Пономарев.
II
Электрон
редко употребляемое название магниевых сплавов (См. Магниевые сплавы). Под таким названием в 20-х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg — Al — Zn и Mg — Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn.
III
Электрон («Электрон»,)
наименование серии советских искусственных спутников Земли (ИСЗ) для исследования радиационного пояса Земли, космических лучей, химического состава околоземного космического пространства, коротковолнового излучения Солнца и радиоизлучения галактики, микрометеоритов и др. «Э.-1» и«Э.-3» имели массу 350 кг, диаметр 0,75 м, длину 1,3 м-, «Э.-2» и «Э.-4» — массу 445 кг, диаметр 1,8 м, длину 24 м. Измерения, проведённые с помощью ИСЗ «Э.», позволили изучить временные вариации характеристик околоземного космического пространства при различных уровнях солнечной активности. «Э.» запускались попарно одной ракетой-носителем.
Полёты искусственных спутников Земли «Электрон»
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
| | | Начальные параметры орбиты |
| | |--------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| Наименование | Дата запуска | высота в | высота в | | Период |
| | | перигее, км | апогее, км | наклонение, ° | обращения, |
| | | | | | мин |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-1» | 30.1.64 | 406 | 7100 | 61 | 169 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-2» | » | 460 | 68200 | 61 | 1360 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-3» | 11.7.64 | 405 | 7040 | 60,87 | 168 |
|---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------|
| «Электрон-4» | » | 459 | 66235 | 60,87 | 1314 |
----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------
|
Мультимедийная энциклопедия |
элементарная частица с отрицательным электрическим зарядом, входящая в
состав всех атомов, а следовательно, и любого обычного вещества. Это -
самая легкая из электрически заряженных частиц. Электроны участвуют почти
во всех электрических явлениях. В металле часть электронов не связана с
атомами и может свободно перемещаться, благодаря чему металлы хорошо
проводят электричество. В плазме, т.е. ионизованном газе, положительно
заряженные атомы также перемещаются свободно, но, имея гораздо большую
массу, движутся значительно медленнее электронов, а потому вносят меньший
вклад в электрический ток. Благодаря малой массе электрон оказался
частицей, наиболее вовлеченной в развитие квантовой механики, частной
теории относительности и их объединение - релятивистскую квантовую теорию
поля. Считается, что в настоящее время полностью известны уравнения,
описывающие поведение электронов во всех реально осуществимых физических
условиях. (Правда, решение этих уравнений для систем, содержащих большое
число электронов, таких, как твердое тело и конденсированная среда, все
еще сопряжено с трудностями.)
Все электроны тождественны и подчиняются статистике Ферми - Дирака. Это
обстоятельство выражается в принципе Паули, согласно которому два
электрона не могут находиться в одном и том же квантовом состоянии. Одно
из следствий принципа Паули заключается в том, что состояния наиболее
слабо связанных электронов - валентных электронов, определяющих химические
свойства атомов, - зависят от атомного номера (зарядового числа), который
равен числу электронов в атоме. Атомный номер равен также заряду ядра,
выраженному в единицах заряда протона е. Другое следствие состоит в том,
что электронные "облака", окутывающие ядра атомов, сопротивляются их
перекрытию, вследствие чего обычное вещество обладает свойством занимать
определенное пространство. Как и полагается элементарной частице, число
основных характеристик электрона невелико, а именно масса (me " 0,51 МэВ "
0,91*10 -27 г), заряд (-e " -1,6*10 -19 Кл) и спин (1/2ћ "1/2*0,66*10-33
Дж*с, где - постоянная Планка h, деленная на 2p). Через них выражаются все
остальные характеристики электрона, например магнитный момент ("1,001m3 "
1,001*0,93*10 -23 Дж/Тл), за исключением еще двух констант,
характеризующих слабое взаимодействие электронов (см. ниже).
Первые указания на то, что электричество не является непрерывным потоком,
а переносится дискретными порциями, были получены в опытах по электролизу.
Результатом явился один из законов Фарадея (1833): заряд каждого иона
равен целому кратному заряда электрона, называемого ныне элементарным
зарядом е. Наименование "электрон" вначале относилось к этому
элементарному заряду. Электрон же в современном смысле слова был открыт
Дж.Томсоном в 1897. Тогда было уже известно, что при электрическом разряде
в разреженном газе возникают "катодные лучи", несущие отрицательный
электрический заряд и идущие от катода (отрицательно заряженного
электрода) к аноду (положительно заряженному электроду). Исследуя влияние
электрического и магнитного полей на пучок катодных лучей, Томсон пришел к
выводу: если предположить, что пучок состоит из частиц, заряд которых не
превышает элементарного заряда ионов е, то масса таких частиц будет в
тысячи раз меньше массы атома. (Действительно, масса электрона составляет
примерно 1/1837 массы легчайшего атома, водорода.) Незадолго до этого
Х.Лоренц и П.Зееман уже получили доказательства того, что электроны входят
в состав атомов: исследования воздействия магнитного поля на атомные
спектры (эффект Зеемана) показали, что у заряженных частиц в атоме,
благодаря наличию которых свет взаимодействует с атомом, отношение заряда
к массе такое же, как и установленное Томсоном для частиц катодных лучей.
Первая попытка описать поведение электрона в атоме связана с моделью атома
Бора (1913). Представление о волновой природе электрона, выдвинутое Л.де
Бройлем (1924) (и подтвержденное экспериментально К.Дэвиссоном и
Л.Джермером в 1927), послужило основой волновой механики, разработанной
Э.Шредингером в 1926. Одновременно на основании анализа атомных спектров
С. Гаудсмитом и Дж. Уленбеком (1925) был сделан вывод о наличии у
электрона спина. Строгое волновое уравнение для электрона было получено П.
Дираком (1928). Уравнение Дирака согласуется с частной теорией
относительности и адекватно описывает спин и магнитный момент электрона
(без учета радиационных поправок).
Из уравнения Дирака вытекало существование еще одной частицы -
положительного электрона, или позитрона, с такими же значениями массы и
спина, как у электрона, но с противоположным знаком электрического заряда
и магнитного момента. Формально уравнение Дирака допускает существование
электрона с полной энергией либо і mс2 (mс2 - энергия покоя электрона),
либо Ј - mс2; отсутствие радиационных переходов электронов в состояния с
отрицательными энергиями можно было объяснить, предположив, что эти
состояния уже заняты электронами, так что, согласно принципу Паули, для
дополнительных электронов нет места. Если из этого дираковского "моря"
электронов с отрицательными энергиями удалить один электрон, то возникшая
электронная "дырка" будет вести себя как положительно заряженный электрон.
Позитрон был обнаружен в космических лучах К. Андерсоном (1932).
По современной терминологии электрон и позитрон являются античастицами по
отношению друг к другу. Согласно релятивистской квантовой механике, для
частиц любого вида существуют соответствующие античастицы (античастица
электрически нейтральной частицы может совпадать с ней). Отдельно взятый
позитрон столь же стабилен, как и электрон, время жизни которого
бесконечно, поскольку не существует более легких частиц с зарядом
электрона. Однако в обычном веществе позитрон рано или поздно соединяется
с электроном. (Вначале электрон и позитрон могут на короткое время
образовать "атом", так называемый позитроний, сходный с атомом водорода, в
котором роль протона выполняет позитрон.) Такой процесс соединения
называется электрон-позитронной аннигиляцией; в нем полная энергия,
импульс и момент импульса сохраняются, а электрон и позитрон превращаются
в гамма-кванты, или фотоны, - обычно их два. (С точки зрения "моря"
электронов данный процесс представляет собой радиационный переход
электрона в так называемую дырку - незанятое состояние с отрицательной
энергией.) Если скорости электрона и позитрона не очень велики, то энергия
каждого из двух гамма-квантов приблизительно равна mс2. Это
характеристическое излучение аннигиляции позволяет обнаруживать позитроны.
Наблюдалось, например, такое излучение, исходящее из центра нашей
Галактики. Обратный процесс превращения электромагнитной энергии в
электрон и позитрон называется рождением электрон-позитронной пары. Обычно
гамма-квант с высокой энергией "конвертируется" в такую пару, пролетая
вблизи атомного ядра (электрическое поле ядра необходимо, поскольку при
превращении отдельно взятого фотона в электрон-позитронную пару были бы
нарушены законы сохранения энергии и импульса). Еще один пример - распад
первого возбужденного состояния ядра 16О, изотопа кислорода.
Испусканием электронов сопровождается один из видов радиоактивности ядер.
Это бета-распад - процесс, обусловленный слабым взаимодействием, при
котором нейтрон в исходном ядре превращается в протон. Наименование
распада происходит от названия "бета-лучи", исторически присвоенного
одному из видов радиоактивных излучений, которое, как потом выяснилось,
представляет собой быстрые электроны. Энергия электронов этого излучения
не имеет фиксированного значения, поскольку (в соответствии с гипотезой,
выдвинутой Э.Ферми) при бета-распаде вылетает еще одна частица - нейтрино,
уносящая часть энергии, выделяющейся при ядерном превращении. Основной
процесс таков:
Нейтрон -> протон + электрон + антинейтрино.
Испускаемый электрон не содержится в нейтроне; появление электрона и
антинейтрино представляет собой "рождение пары" из энергии и
электрического заряда, освобождающихся при ядерном превращении. Существует
также бета-распад с испусканием позитронов, при котором находящийся в ядре
протон превращается в нейтрон. Подобные превращения могут также
происходить в результате поглощения электрона; соответствующий процесс
называется К-захватом. Электроны и позитроны испускаются при бета-распаде
и других частиц, например мюонов.
Роль в науке и технике. Быстрые электроны широко применяются в
современной науке и технике. Они используются для получения
электромагнитного излучения, например рентгеновского, возникающего в
результате взаимодействия быстрых электронов с веществом, и для генерации
синхротронного излучения, возникающего при их движении в сильном магнитном
поле. Ускоренные электроны применяют и непосредственно, например в
электронном микроскопе, или при более высоких энергиях - для зондирования
ядер. (В таких исследованиях была обнаружена кварковая структура ядерных
частиц.) Электроны и позитроны сверхвысоких энергий используются в
электрон-позитронных накопительных кольцах - установках, аналогичных
ускорителям элементарных частиц. За счет их аннигиляции накопительные
кольца позволяют с высокой эффективностью получать элементарные частицы с
очень большой массой.
См. также
<<АНТИВЕЩЕСТВО>>;
<<АТОМ>>;
<<АТОМА СТРОЕНИЕ>>;
<<ХИМИЯ>>;
<<МОЛЕКУЛ СТРОЕНИЕ>>;
<<ЭЛЕКТРОННЫЙ МИКРОСКОП>>;
<<АТОМНОГО ЯДРА СТРОЕНИЕ>>;
<<УСКОРИТЕЛЬ ЧАСТИЦ>>;
<<ФИЗИКА>>;
<<ПЛАНКА ПОСТОЯННАЯ>>;
<<КВАНТОВАЯ МЕХАНИКА>>;
<<РАДИОАКТИВНОСТЬ>>;
<<ФИЗИКА ТВЕРДОГО ТЕЛА>>;
<<СПЕКТРОСКОПИЯ>>.
ЛИТЕРАТУРА
Китайгородский А.И. Электроны. М., 1982
Волькенштейн Ф.Ф. Электроны и кристаллы. М., 1983 |
В. Д. Гладкий. Древний мир. Энциклопедический словарь |
ЭЛЕКТРОН, ЭЛЕКТР — природный сплав золота и серебра, из к-рого чеканились самые древ. лидийские и ионий-ские монеты. Позднее с 6 — 4 вв. до н.э., из него чеканили монеты для крупной торговли города М. Азии, в том числе Кизик, Фокея, Митилена (о. Лесбос), а также на протяжении 4 в., — Сиракузы и Карфаген. Применение Э. в М. Азии объясняется тем, что этот сплав существовал в природном виде в долине р. Пактола в Лидии, горах Тмола и Сипила. В антич. источ. соотношение золота и серебра в составе Э. — 4 : 1 или 3 : 1. Новейшие анализы показали, что содержание чистого золота в монетах колеблется в пре-делах 16 — 69%. Несмотря на это, курс электровых монет был всегда устойчив, независимо от процентного содержания золота и серебра. Из Э., но уже искусств., чеканились статеры боспорских царей, варварские подражания греч. монетам кельтских и кавказских племен. |
Идеографический словарь |
^ фундаментальная частица
^ имеющий, элемент, заряд
электрон - отрицательно заряженная элементарная частица с элементарным электрическим зарядом.
v электронная оболочка атома, электронная эмиссия |
Орфографический словарь Лопатина |
электр`он, электр`он, -а |
Словарь Ушакова |
ЭЛЕКТР’ОН, элктрона, ·муж. (·греч. elektron - янтарь).
1. Частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом, образующая в соединении с протоном атом (физ.). Движение электронов создает электрический ток.
2. только ед. Легкий магниевый сплав, употр. при постройке летательных аппаратов (тех.). |
Толковый словарь Ефремовой |
[электрон]
1. м.
Элементарная частица с наименьшим отрицательным электрическим зарядом.
2. м.
1) Сплав алюминия с магнием, обладающий большой прочностью и пластичностью.
2) Сплав золота и серебра, применявшийся для изготовления драгоценных вещей. |
Философский энциклопедический словарь |
ЭЛЕКТРОН (греч. – янтарь) атом отрицательного электричества, элементарный квант электричества; см. КОНСТАНТЫ. |
Бренан - Словарь научной грамотности |
Элементарная частица с единичным отрицательным зарядом и очень малой массой. Электроны в атоме обращаются по орбитам вокруг его ядра. Число электронов в атоме может быть от одного до приблизительно 100, что совпадает с числом протонов в ядре - положительно заряженных частиц - и определяет то, как будет связан данный атом с другими в химических образованиях, называемых молекулами. Движение большого числа электронов по проводнику создает электрический ток. См. <<химическая связь>>. |
Научнотехнический Энциклопедический Словарь |
ЭЛЕКТРОН (обозначение е), устойчивая ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА с отрицательным зарядом и массой покоя 9,1310-31 кг (что составляет 1/1836 от массы ПРОТОНА). Электроны были обнаружены в 1879 г. английским физиком Джозефом Томсоном. Они движутся вокруг ЯДРА, внутри АТОМА, по сложным орбитам. В нейтральном атоме общий заряд электронов уравновешивается зарядом протонов, содержащихся в ядре. Удаление или добавление одного электрона вызывает возникновение заряженного ИОНА. Химические связи создаются посредством перехода электронов из атома в атом (или за счет наличия электронов, общих для двух атомов). Электроны, не связанные с атомом, создают электропроводность вещества. Пучки электронов используются для работы некоторых электронных устройств, таких как КАТОДНО-ЛУЧЕВЫЕ ТРУБКИ, осциллоскопы и ЭЛЕКТРОННЫЕ МИКРОСКОПЫ. В ускорителях частиц производится столкновение электронов и ПОЗИТРОНОВ (АНТИЧАСТИЦ электрона) с другими частицами с целью получения данных для исследований свойств и строения атомов. Электрон относят к классу частиц, называемых ЛЕПТОНАМИ. см. также ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ СИЛА. |
|
|
|
Если вы желаете блеснуть знаниями в беседе или привести аргумент в споре, то можете использовать ссылку:
будет выглядеть так: ЭЛЕКТРОН
будет выглядеть так: Что такое ЭЛЕКТРОН
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|