Bir elektron nedir? bir elektronun kütle ve yük

Elektron - temel bir parçacık maddenin yapısal birimleridir o biri. sınıflandırmasına göre (güçlü bir etkileşim fizik büyük dört tane katılmayan yarım tamsayı spin parçacıklar), bir fermiyon ve leptonların (yarı entegre fizikçi Enrico Fermi adını spin parçacık) 'dir. Elektronun Baryon sayısı sıfırdır, hem de diğer Leptonlar olup.

Yakın zamana kadar inanılırdı elektron - bir ilköğretim, bir parçacığın hiçbir yapıya sahiptir, ancak bilim insanları bugün farklı bir görüş var ki, bölünmez. Modern fiziğin sunum üzerinde elektron nedir?

ismin Tarihçesi

Hatta antik Yunanistan naturalists içinde kehribar, kürk ile önceden ovuşturdu, yani küçük nesneleri çeken elektromanyetik özellikleri sergilediğini fark etti. elektronun adı "kehribar" anlamına gelen Yunanca ἤλεκτρον, alınan. parçacık 1897 J .. Thompson tarafından keşfedilmiştir, ancak terim, 1894 George. Stoney önerdi. Nedeni küçük kütle ve bulmak zordu elektronun yükü belirleyici bir deneyim bulmak oldu. parçacıkların ilk resimler bile çağdaş deneylerde kullanılan ve onun onuruna adlı bir özel kamera ile Charles Wilson idi.

Ilginç bir gerçeği bir elektronun açılması için ön koşullardan biri Benjamin Franklin bir sözü olduğudur. maddi bir madde - 1749 yılında o elektriği hipotezini geliştirdi. Onun çalışmaları ilk pozitif ve negatif yük, kondansatör boşaltımı, pil ve elektrik parçacıklar gibi terimler kullanılmıştır bulunmaktadır. elektron spesifik şarj negatif olduğu düşünülmektedir, ve proton olduğu - pozitif.

elektron keşfi

1846 yılında bir "elektrik atomu" kavramı, eserlerinde Alman fizikçi Wilhelm Weber kullanıldı. Maykl Faraday belki okulda hepsi hala biliyorum, şimdi dönem "iyon", keşfetti. Elektrik doğanın soru böyle Alman fizikçi ve matematikçi Julius Plucker, Zhan Perren, İngiliz fizikçi Uilyam Kruks Ernest Rutherford ve diğerleri gibi birçok seçkin bilim insanı içeriyordu.

Dzhozef Tompson başarıyla ünlü deneyini tamamladı ve birçok bilim adamı ve imkansız olurdu keşif saha çalışmalarında, küçük bir atomdan daha bir parçacığın varlığını kanıtladı önce Böylece, bu devasa işi yapmadım.

1906 yılında Dzhozef Tompson Nobel Ödülü aldı. elektrik alanının paralel metal levhalar vasıtasıyla, katot ışınları geçirildi: Tecrübe aşağıdaki gibidir. Sonra aynı şekilde yapardı, ama bir bobin sisteminde bir manyetik alan oluşturmak için. Thompson, bir elektrik alan kirişler saptırılır ve aynı manyetik etki ile gözlendiğinde, ancak bunlar tanecik hızına bağlıdır belli oranlarda, bu alanların her ikisi de hareket halinde katot ışın yörünge değişmez kirişler bulundu.

hesaplamalar sonrasında Thompson bu parçacıkların hızı ışık hızına önemli ölçüde daha düşük olduğunu öğrendim ve bu onların kitle var anlamına geliyordu. fizik Bu noktadan itibaren açık parçacık madde sonradan teyit atomlar dahil inanmak için gelmiş Rutherford. O, "Atomun bir gezegen modeli" belirtildi.

Kuantum dünyasının Paradokslar

en azından bilimin gelişme bu aşamada, bir elektron komplike yeterince nelerin sorusu. Bunu göz önünde bulundurarak önce, onun bilim adamları açıklayamam kuantum fiziği paradoksları birini başvurmanız gerekir. Bu elektronun ikili doğasını açıklayan ünlü iki yarık deneyi.

Onun özü olduğuna parçacıklar atış "silah", dikey dikdörtgen açıklıkla belirlenen çerçeve önce. Ona bir duvar arkasında, hangi hit izlerini gözlemlenecektir. Buna göre, önce nasıl davrandığını olsun anlamamız gerekir. En kolay yolu makinesi tenis topları başlatmak için nasıl olduğunu görmek için. boncuk Bölüm deliğine düşmek ve duvar sonuçlarının izleri tek dikey bandında eklendi içinde. belirli bir mesafede ise başka aynı delik izleri, sırasıyla iki bant oluşturacak ekleyin.

Dalgalar da böyle bir durum farklı davranır. duvar, bir dalga ile bir çarpışma izlerini gösterir ise, bir açıklık bandının söz konusu olması halinde olacaktır. Ancak, işler iki yarık durumunda değişiyor. Dalga ikiye bölünmüş deliklerden geçerek. bir dalganın üst bir alt karşılıyorsa, birbirlerini iptal ve girişim deseni (çoklu dikey çizgiler) duvara görünür. bir iz bırakacak dalgaların kesiştiği yerleştirin ve hayır, karşılıklı söndürme yoktu yerleri.

inanılmaz keşif

Yukarıdaki deney sayesinde, bilim adamları açıkça dünyaya kuantum ve klasik fizik arasındaki farkı gösterebilir. Bir tenis topu boşluğu içine düştü bazı parçacıklar gibi, ve bazı yoktur: Onlar elektronlar duvarını ateş başladığında, genellikle üzerinde dikey bir işareti oluşur. İkinci bir delik varken Ama hepsi değişti. Duvarda girişim desenini ortaya! İlk Fizik elektronlar birbirine engel olduğuna karar ve teker teker izin verdi. Bir birkaç saat (hareketli elektronların hızı yine ışık hızı çok daha düşüktür) sonra ancak, yine bir girişim deseni göstermeye başladı.

beklenmedik dönüş

birlikte, foton gibi bazı diğer parçacıklar ile, elektronik bir parçacık dalgasının (ayrıca "kuantum dalga ikiliği" kullanır) gösterir. Gibi o kedi Schrödinger hem canlı ve ölü, elektron devlet parçacık ve dalga ikisi de olabilir.

Ancak, bu denemenin bir sonraki adım daha sırlarını üretti: her şeyi biliyor gibiydi temel parçacık, inanılmaz bir sürpriz sundu. Fizikçiler kilitleyecek şekilde kapsam deliklerde yüklemeye karar, hangi aracılığıyla parçacık olan yarık ve nasıl dalgalar olarak ortaya koyarlar. Ama en kısa sürede duvarda izleme mekanizması konulmuştur orada iki delik tekabül sadece iki bant vardı ve hiçbir girişim deseni! o zaten kimse izliyor olduğunu biliyorlardı sanki kısa sürede temizlenir "gölgeleme" olarak, parçacık dalga özelliklerini göstermek için tekrar başladı.

Başka bir teoriye

Fizikçi Born parçacık anlamıyla bir dalga dönüşmez önerdi. Elektron bir girişim deseni veren, bir olasılık dalgası "içerir". Bu parçacıklar belli bir olasılık ile herhangi bir yerde olabilir, yani üst üste özelliğine sahip ve bu nedenle bir "dalga" terimi, eşlik edebilir.

Buna rağmen sonuç açıktır: gözlemci sadece mevcudiyetinin deneyin sonucunu etkiler. İnanılmaz bir şey, ama bu türünün tek örneği değildir. segmentin amacı ince alüminyum folyo bir kez Fizik deneyleri, anne büyük bir kısmı üzerinde gerçekleştirilmiştir. Bilim adamları bazı ölçümlerin gerçeği nesnenin sıcaklığını etkilediğini belirttiler. onlar açıklamak Bu fenomenlerin doğa yürürlükte henüz değil.

yapı

Ama elektron yaratan nedenleri? Bu noktada, modern bilim bu soruya cevap veremez. Yakın zamana kadar bu bölünmez temel parçacıklar olarak kabul edildi, ama şimdi bilim adamları daha da küçük yapılardan oluştuğunu inanıyorlar.

elektronun belirli bir ücret de temel kabul ama şimdi fraksiyonel ücret ile açık kuarklar vardır edilir. bir elektron ne oluşturduğu gibi çeşitli teoriler vardır.

Bugün bilim adamları elektronu bölmek mümkün olduğunu belirtiyor makalesine görebilirsiniz. Ancak bu sadece kısmen doğrudur.

yeni deneyler

geçen yüzyılın seksenli yıllarda Sovyet bilim adamları elektron üç quasi bölünebilir olduğunu varsaydım. 1996 yılında spinona öte Holon'da ve yakın zamanda fizikçi Van den Brink bölmek başardı ve ekibi parçacık spinona öte ve orbiton bölündü. Ancak, bölme sadece özel durumlarda elde etmek mümkündür. Deney aşırı düşük sıcaklık koşulları altında gerçekleştirilebilir.

Elektronlar yaklaşık -275 santigrat derece olduğunu mutlak sıfıra, "cool" olduklarında, neredeyse durdurmak ve aralarındaki formu maddenin bir tür, tek bir parçacığın içine birleştirilmesi durumunda. Bu gibi durumlarda, ve fizikçi quasi gözlemlemek, bunlardan bir elektron "bir".

operatörleriyle ilgili bilgiler

Elektron yarıçapı o ^2.81794 eşittir, çok ^azdır. 10 ^-13 cm, ancak bileşenleri çok daha küçük bir boyuta sahip olduğu ortaya çıktı. için "böl" Elektron yönetilen içine üç bölümden her biri, bu konuda bilgi taşır. adından da anlaşılacağı gibi Orbiton, bu yörünge dalga parçacık verileri içermektedir. elektronun spin için sorumlu spinona öte ve Holon ücret bize anlatır. Böylece, fizik ayrı bir kuvvetle soğutulmuş malzemedeki elektronların farklı durumları gözlemleyebiliriz. Onlar "holonun-spinona öte" ve "spinona öte-orbiton" bir çift iz başardı ama birlikte değiliz üçü birden.

yeni teknolojiler

elektronu keşfetti Fizikçi, keşif pratikte uygulanana kadar önce birkaç on yıl beklemek zorunda kaldı. Tek bir katmanda karbon atomlarından oluşan inanılmaz materyali - Günümüzde teknolojiler birkaç yıl kullanım alanı bulmaktadır, grafen hatırlamak yeterlidir. elektronun bölme yararlı olacaktır? Bilim adamları tahmin olduğunu yaratılması kuantum bilgisayar, hız, hangi onlara göre, günümüzün en güçlü bilgisayarların daha zamanlarında birkaç on büyüktür.

Kuantum bilgisayar teknolojisinin sırrı nedir? Bu basit bir optimizasyon çağrılabilir. Geleneksel bilgisayarda, bilginin asgari bölünmez kısmı - biraz. Ve biz arabaya sadece iki seçenek için görsel bir şey, bir şey ile veri sayarsan. Bit bir ikili kod parçasıdır, ya sıfır veya bir içerebilir.

yeni yöntem

Şimdi de içeriyordu bit ve sıfır ve birimde varsayalım - Bir "kuantum bit" veya "Küp". Basit değişkenlerin rolü elektronun dönüşünü oynayacak (o yönünün saat yönünde veya her iki döndürebilirsiniz). Basit bit Küp aynı anda çeşitli işlevleri yerine getirebilir ve bu artışa bağlı olarak hız, düşük elektron kütle ve şarj ortaya çıkar aksine burada önemli değildir.

Bu labirentin bir örnek ile izah edilebilir. Bundan kurtulmak için, sadece bir tanesi doğru olacağı farklı bir çok seçenek denemek gerekir. Geleneksel bilgisayar bile hızlı sorunları çözer, henüz bir seferde sadece tek bir sorun üzerinde işe yarayabilir. O tek yolu tüm seçenekleri sıralar ve sonunda bir çıkış yolu bulur. kuantum bilgisayar, ikilik kyubita sayesinde aynı anda birçok sorunu çözebilir. O, tüm seçenekler hattı üzerinde değildir gözden geçirmek ve zaman içinde bir anda ve aynı zamanda sorunu çözecektir. zorluk şimdiye kadar sadece içindedir kuantum nesne üzerinde çok çalışma elde etmektir - bu bilgisayarın yeni nesil için temel olacaktır.

uygulama

Çoğu insan hane düzeyinde bir bilgisayar kullanın. Bu şimdiye kadar mükemmel bir iş ve geleneksel PC'ler ile belli olaylar belki binlerce, değişkenlerin yüzbinlerce tahmin etmek, makine sadece muazzam olmalı. Kuantum bilgisayar gibi kolayca, bir ay için hava tahmini gibi işlemler ile felaket tedavisi ve öngörü verilerini baş ve aynı zamanda bir kaç atomlu bir işlemci ile, tüm ikinci bir kısmı için çok değişkenli kompleks matematiksel hesaplamaları gerçekleştirir. Bu yüzden bizim en güçlü bilgisayarlar elledim çok yakında mümkündür.

sağlıklı kalmak

Kuantum bilgisayar teknolojisi tıbbına büyük katkı sağlayacaktır. Tüm işlemleri gerçekleştirebilen bir bilgisayar dışında "beyinleri" ile minik robotlar: İnsanoğlu onların yardımıyla, ameliyat olmadan tıbbi bakım sağlamak için de sadece basitçe içeriden tüm vücut bakarak hastalığı teşhis etmek mümkün olacak, ama güçlü potansiyeli olan nanomachinery oluşturmak mümkün olacaktır.

Bilgisayar oyunları alanında kaçınılmaz devrim. anında sorunu çözebilir Güçlü makineleri, inanılmaz gerçekçi grafiklerle oyun oynamak mümkün olacak, zaten uzakta değildir ve tam bir daldırma ile bilgisayar dünyalar.