Elektrónová hmotnosť - malá cievka a cesty

Ak sa opýtate 100 ľudíexistujú tri známe elementárne častice, potom pravdepodobne nebudú všetky názvy všetkých troch, ale nikto nezabudne menovať šampióna na popularite - elektrón. Najmenší a najľahší z častíc nesúcich náboj, všadeprítomný a ... bohužiaľ "negatívny", je súčasťou akejkoľvek látky na Zemi a už si zaslúži zvláštny vzťah k sebe. Názov častice vznikol v starovekom Grécku z gréckeho slova "amber" - materiál, ktorý starci milovali kvôli svojej schopnosti priťahovať malé predmety. Potom, keď štúdium elektriny získalo väčšiu mieru, termín "elektrón" začal znamenať nedeliteľnú a teda aj najmenšiu jednotku náboja.

Večný život elektrónu ako neoddeliteľnej súčastilátka bola predstavená skupinou fyzikov pod vedením JJ Thomsona. V roku 1897, pri vyšetrovaní katódových lúčov, určili, ako sa elektrónová hmotnosť vzťahuje na jeho náboj, a zistil, že tento pomer nezávisí na materiáli katódy. Ďalším krokom v pochopení povahy elektrónu bol Becquerel v roku 1900. Vo svojom experimente sa ukázalo, že beta žiarenie rádia sa tiež odchyľujú v elektrickom poli a ich pomer hmoty k náboju je rovnaký ako katódové lúče. To sa stalo nespochybniteľným dôkazom toho, že elektrón je "nezávislým dielom" atómu akejkoľvek látky. A potom v roku 1909 dokázal Robert Milliken v experimente s kvapkami oleja, ktorý padol do elektrického poľa, schopný merať elektrickú silu vyvažujúcu gravitačnú silu. V tom čase sa stala známá hodnota elementárneho. najmenší poplatok:

eo = - 1,602176487 (49) * 10 až 19 Cl.

To stačilo na výpočet hmotnosti elektrónu:

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

Zdá sa, že teraz je poriadok, všetko je za sebou, ale to bol len začiatok dlhej cesty poznávania povahy elektrónu.

Po dlhú dobu ešte nebol zablokovaný fyzikoupreukázané, ale stále viac presadzuje dva rôzne tváre elektrónu: kvantových mechanických vlastností označuje častice, a v pokusoch na rušenie elektrónových zväzkov na paralelných trhlín prejavuje vlna povahy. Okamžik pravdy prišiel v roku 1924, kedy najprv Louis de Broglie obdaril všetok materiál a elektrón aj s vlnami menovanými podľa jeho mena a o tri roky neskôr Pauli dokončil formáciu počiatočných konceptov kvantovej mechaniky, ktoré opisujú kvantovú povahu častíc. Potom je na rade Erwin Schrödinger a Paul Dirac - vzájomne dopĺňajú, zistili, že rovnica na opis podstatu elektrónu, v ktorom hmotnosť elektrónu a Planckova konštanta, kvantovej hodnoty odrazenej vlny vlastnosti tým, - frekvencia a vlnové dĺžky.

Samozrejme, taká duplicita elementárnych častícmali ďalekosiahle dôsledky. Postupom času sa ukázalo, že vlastnosti voľného elektrónu mimo hmoty (ako napríklad katódové žiarenie) nie sú to isté ako elektrón vo forme elektrického prúdu v kryštáli. Pre voľný elektrón je jeho hmotnosť známa ako "zvyšková hmotnosť elektrónu". Fyzická povaha rozdielu v hmotnosti elektrónov za rôznych podmienok vyplýva zo skutočnosti, že jeho energia závisí od nasýtenia priestoru, v ktorom sa pohybuje s magnetickým poľom. Hlbšie "demontáže" ukazujú, že veľkosť magnetického poľa elektrónov pohybujúcich sa vo vodiči, presnejšie tok prúdu v hmotu, nezávisí od veľkosti náboja nosičov prúdu, ale od ich hmotnosti. Ale na druhej strane špecifická energia magnetického poľa sa rovná hustote kinetickej energie pohyblivých nábojov a rast tejto energie je v skutočnosti ekvivalentný zvýšenej hmotnosti nosičov nábojov, ktorá sa nazývala "efektívna hmotnosť elektrónu". Analyticky sa stanovilo, že je väčšia ako hmotnosť voľného elektrónu v čase / 2λ, kde a je vzdialenosť medzi rovinami ohraničujúcimi vodič a λ je hĺbka vrstvy kože magnetického poľa.

Vo fyzike elementárnych častíc je hmotnosť elektrónuje jednou z referenčných konštánt. Biografia elektrónu nekončila - štúdie sú vždy relevantné a v dopyte, kde je nevyhnutným účastníkom. Je už dlho jasné, že hoci je malý, elementárny a vesmír bez neho - ani jeden krok.