Здравствуйте уважаемые подписчики и гости моего канала! В этой статье я хочу затронуть очень сложный и важный вопрос для всей современной науки и порассуждать: Что же такое электрон и что мы про него знаем?
Интересно? Тогда усаживайтесь поудобнее и давайте начнем.
Что ты такое, электрон?
Электроны. Нам с вами еще со школьных скамей рассказывают, что это элементарная частица (то есть неделимая), и она как угорелая крутится вокруг ядра атома, прям как планеты, вращаются вокруг Солнца. Но так ли это на самом деле?
Ученый мир пока еще придерживается так сказать классики, ведь все самые суперсовременные приборы до сих пор не смогли запечатлеть неуловимый электрон. О первой субатомной частице, обнаруженной в 1890-х годах, зачастую пишут, что открытие совершено в 1897 году учеными Э. Вихертом и Дж. Дж. Томсоном.
Так какие свойства электрона известны на данный момент?
Электрон имеет массу
У электрона есть масса, она настолько мала что, например, в химии ее не учитывают, но вот для физики это важный параметр:
1. Электрон примерно весит 0,000548579909067(14) (9)(2) атомных единиц массы.
2. Масса электрона равна 1/1838 массы самого легчайшего из существующих атомов – атома водорода.
3. Энергия, которая заключена в массе электрона, равна 0,000 511 ГэВ. Это примерно в 200 000 раз больше энергии, чем переносит один фотон зеленого цвета.
У электрона есть электрический заряд
Электрон обладает электрическим зарядом, а из этого следует, что на него оказывает взаимодействие как электрическое, так и магнитное поля. При этом заряд единичного электрона равен:
Размер
На самом деле точный размер электрона до сих пор неизвестен. Он может оказаться точечным безразмерным зарядом или же обладать существенно малым размером. Так произведенные вычисления предлагают использовать для оценки радиуса электрона величину
Но данные размеры так же относительны, ведь хоть электрон и называют частицей, он так же обладает волновыми свойствами. И как звуковая волна от тамтама занимает весь объем помещения, так и электроны в атоме находятся как бы во всем объеме атома.
Это так называемый контекстуальный размер, то есть если вы оторвете электрон от атома и поместите его в замкнутое пространство (измените окружающий контекст), то его размер либо уменьшится, либо же увеличится.
Но контекстуальный размер не может быть меньше внутреннего размера. Многочисленные лабораторные исследования так и не позволили определить реального размера электрона (есть расчетная величина, написанная выше). А как далеко электрон распространяется в форме волны, целиком и полностью зависит от контекста.
Спин
Среди удивительного квантового мира есть уникальный факт (который был открыт еще в 1920-х годах Гаудсмитом и Уленбеком) – элементарные частицы способны вращаться при этом, не имея даже размера. Вообразить это практически нереально, но это факт.
Электроны, как и многие другие частицы прям как миниатюрные волчки. Если такой волчок поглотит тело большего размера, то это тело начнет медленно вращаться.
Но это не все странности. Как было выяснено каждый из типов частиц имеет одну и ту же скорость вращения! При этом у электрона самая малая (ненулевая) скорость вращения равная.
Магнетизм
Шар, обладающий электрическим зарядом да еще вращающийся, это не что иное, как магнит, а так как у электрона есть заряд и спин, то он тоже ведет себя как миниатюрный магнит. Дайте возьмем самый обычный магнит.
Он приобретает свои свойства по причине того, что невероятное количество электронов, чьи спины синхронизированы, создают огромный магнит из бесчисленного количества маленьких. Кстати тот факт, что электроны ведут себя как магниты, косвенно указывают тот факт, что электроны вращаются.
А существуют ли вообще электроны или это выдумка?
Перед вами знаменитая фотография, выполненная еще в далеком 1932 году, на которой запечатлен тончайший пузырьковый след.
Частицу, обладающую зарядом, прогоняют через Камеру Вильсона. В результате прохождения тела частицы образуются мельчайшие пузырьки, которые очень быстро увеличиваются в размерах, тем самым формируется след, который и удалось сфотографировать.
А отклонение частицы от прямой обусловливается воздействием магнитного поля. Запечатленный изгиб на фото указал, что прошедшая частица была позитроном (античастица электрона, обладающая точно таким же зарядом, как и электрон, только со знаком «+»). Другие элементы на фото – артефакты и дефекты пленки.
Сам же электрон, в отличие от молекул и атомов (которые научились фотографировать с помощью специальных микроскопов), так и не удалось запечатлеть до сих пор. Отчасти потому что до сих пор нет более чувствительной аппаратуры, способной разглядеть сверхмалый и неуловимый электрон.
Исследования элементарных частиц не прекращаются ни на минуту и, возможно, в скором будущем, мы с вами увидим первое реальное изображение неуловимого и, пожалуй, самого важного кирпичика нашей Вселенной.
Понравилась статья, тогда не забудьте подписаться, поставить лайк и сделать репост. Тогда вы точно не пропустите новые выпуски!
