Kaj je elektron? Masa in naboj elektrona

Electron - temeljni delec, eden od tistih, ki so strukturne enote snovi. Po klasifikaciji je fermion (delcev s pol-integral spin, imenovan po fizik Enrico Fermi) in leptoni (delci s pol-celo število spin, ne sodelujejo pri močni interakciji eno od štirih glavnih fizike). BARION število elektronov nič, kot tudi druge leptoni.

Do nedavnega je veljalo prepričanje, da je elektron - osnovno, ki je nedeljiva, ki nima strukturo delca, vendar znanstveniki imajo drugačno mnenje danes. Kaj je elektronov v predstavitvi moderne fizike?

Zgodovina imena

Že v antični Grčiji naravoslovci opazil, da jantar, predhodno namažejo s krznom, privlači majhne predmete, torej kaže elektromagnetne lastnosti. Ime elektrona prejetih iz grške ἤλεκτρον, kar pomeni "jantar". Izraz predlagal George. Stoney leta 1894, čeprav je bil delec odkrili J .. Thompson leta 1897. Bilo je težko najti vzrok za to je majhna masa in naboj elektrona je postal, da bi našli odločilno izkušnjo. Prve slike delcev je bil Charles Wilson s posebno kamero, ki se uporablja tudi v sodobnih eksperimentov in je imenovan v njegovo čast.

Zanimivo je dejstvo, da je eden od pogojev za odprtje elektrona rek Benjamina Franklina. Leta 1749 je razvil hipotezo, da je elektrika - materialno substanco. To je bilo njegovo delo prvič uporablja izraze, kot so pozitivne in negativne naboje, izpust kondenzator, baterije in električnih delcev. Poseben naboj elektrona se šteje, da je negativna, in proton - pozitivni.

Odkritje elektrona

Leta 1846 je pojem "atoma električne energije", je bila uporabljena v njegovih delih, nemški fizik Wilhelm Weber. Maykl Faradey odkril izraz "ion", ki je zdaj, morda veš vse še v šoli. Vprašanje električne narave vključeni številne ugledne znanstvenike, kot so nemški fizik in matematik Julius Plucker, Zhan Perren, je angleški fizik Uilyam Kruks, Ernest Rutherford in drugi.

Tako je pred Dzhozef Tompson uspešno zaključil svoj znameniti eksperiment in dokazal obstoj delca manjši od atoma, pri terenskem delu mnogih znanstvenikov in odkritje bi bilo nemogoče, da niso storili to ogromno delo.

Leta 1906, Dzhozef Tompson prejel Nobelovo nagrado. Izkušnje je bila naslednja: prek vzporednih kovinskih plošč iz električnega polja, smo opravili katodne žarke. Potem bi to počeli na enak način, vendar v sistemu tuljave za ustvarjanje magnetnega polja. Thompson je pokazala, da je, ko električno polje odbije žarke, in isto je opaziti z magnetno delovanja, pa nosilci katodne trajektorija ne spremeni, če so ravnali obeh teh področjih v določenih razmerjih, ki so odvisni od hitrosti delcev.

Po izračunih Thompson se naučili, da je hitrost teh delcev bistveno nižja od hitrosti svetlobe, kar je pomenilo, da imajo maso. S tega vidika fizike so prišli, da verjamejo, da je odprta delcev glede na to, vključenih v atomi, ki je nato potrdila, Rutherford. Imenoval jo je "planetarna model atoma."

Paradoksi iz kvantne svetu

Na vprašanje, kaj pomeni dovolj elektronov zapleteno, vsaj na tej stopnji razvoja znanosti. Pred razmišlja, se morate obrniti na enega od paradoksov kvantne fizike, da tudi znanstveniki ne morejo razložiti. To je znana dva reža eksperiment, pojasnjuje dvojno naravo elektronov.

Njegovo bistvo je, da se pred "pištolo", se sprožijo delce, določen okvir z navpično pravokotno odprtino. Za njo je stena, na kateri bo opaziti sledove zadetkih. Torej, morate najprej razumeti, kako se zadeva obnaša. Najlažji način, da vidite, kako začeti stroj teniške žogice. Del kroglice padejo v luknjo, in sledovi rezultatov stene v dodali v enem vertikalnem pasu. Če na določeni razdalji dodati še iste luknje sledi se tvori, v tem zaporedju, dva pasova.

Valovi tudi obnašajo drugače v takem položaju. Če bo zid kažejo sledovi trčenju z val, v primeru ene uvodne pasu bo tudi ena. Toda stvari se spreminjajo v primeru dveh rež. Wave skozi luknje, ki so razdeljeni na pol. Če je vrh enega vala izpolnjuje dno drugega, so se medsebojno in vzorec motnje (več navpične črte), se bo pojavil na steni. Postavite na stičišču valov bo pustil pečat, in kraji, kjer ni medsebojnega kaljenje, št.

neverjetno odkritje

S pomočjo zgornjega poskusa, lahko znanstveniki jasno kažejo, da se po svetu razlike med kvantno in klasično fiziko. Ko so začeli streljati elektroni steno, običajno pojavi v navpični oznake na njem: nekateri delci, tako kot tenis žoga je padla v prepad, in nekateri ne. Ampak to je vse spremenilo, ko je bila druga luknja. Na steni je pokazala vzorec interference! Najprej Fizika odločil, da elektroni motijo med seboj in se odločil, da jim pustiti enega po enega. Vendar pa je po (je hitrost, ki se gibljejo elektroni še vedno precej nižja od hitrosti svetlobe), nekaj ur spet začela kazati tudi vzorec motenj.

nepričakovan obrat

Elektronska skupaj z nekaterimi drugimi delci kot fotoni izkazuje dualnost val-delcev (prav tako uporablja izraz "quantum vala dvojnosti"). Kot mačka Schrödinger da sta živa in mrtva, lahko elektronov država bo tako korpuskularnega in val.

Vendar pa je naslednji korak v tem poskusu ustvarila še več skrivnosti: temeljni delec, ki se je zdelo, da vedo vse, predstavil neverjetno presenečenje. Fiziki se odločite za namestitev v luknjah izbrskati napravo za zaklepanje, skozi katere razrežejo delec so, in kako se kaže kot valovi. Toda takoj, ko je bila dana mehanizem spremljanja, na steni je bilo samo dva pasova, ki ustrezajo dvema luknjama, in ne interferenčni vzorec! Takoj, ko je "senčenje" očistiti, delec začel spet pokazati lastnosti valov, kot če bi vedela, da je ona že je nihče ne gleda.

Druga teorija

Fizik Rojen je predlagal, da se delec ne spremeni v val dobesedno. Elektron "vsebuje" val verjetnosti, da daje vzorec motenj. Ti delci imajo lastnost superpozicije, kar pomeni, da lahko kjerkoli na določeno verjetnostjo, zato se jih lahko spremlja tako "val".

Kljub temu, rezultat je očiten: sama prisotnost opazovalca vpliva na izid poskusa. Zdi se neverjetno, vendar to ni edini primer te vrste. Fizikalni eksperimenti so bili izvedeni na velikem delu matere, ko je predmet segmenta najtanjše aluminijeve folije. Znanstveniki so ugotovili, da samo dejstvo, da nekatere meritve vpliva na temperaturo objekta. Narava teh pojavov so pojasnili še ni v veljavi.

struktura

Toda kaj pomeni elektron? Na tej točki, moderna znanost ne more odgovoriti na to vprašanje. Do pred kratkim se je zdelo nedeljive temeljnih delcev, zdaj pa so znanstveniki verjame, da je sestavljen iz še manjših objektov.

Poseben naboj elektrona se šteje tudi osnovna, vendar so zdaj odprti kvarki z delnim brezplačno. Obstaja več teorij o tem, kaj pomeni elektron.

Danes smo lahko videli članek, ki navaja, da so znanstveniki lahko razdeli elektron. Vendar pa je to le deloma res.

novi poskusi

Sovjetski znanstveniki nazaj v osemdesetih letih prejšnjega stoletja so se domneva, da se elektron lahko razdelimo v tri kvazidelec. Leta 1996 mu je uspelo, da ga razdelimo na spinon in Holon, in v zadnjem času fizik Van den Brink in njegova ekipa je bila razdeljena na spinon delcev in orbiton. Vendar pa cepljenje je mogoče doseči le v posebnih okoliščinah. Poskus se lahko opravi v pogojih izjemno nizkih temperaturah.

Ko so elektroni »hladen« na absolutno nič, kar je približno -275 stopinj Celzija, kmalu ustaviti in tvorita med seboj nekakšno snovi, če združuje v enotno delec. V takšnih okoliščinah in fiziki lahko opazujejo kvazidelec, od katerih je "" elektron.

prevozniki informacije

Electron polmer je zelo majhna, je enaka ^2.81794. 10 ^-13 cm, vendar se je izkazalo, da so njeni sestavni deli precej manjše velikosti. Vsak od treh delov, v katerih se upravljajo na "razkorak" elektronov, nosi informacije o njem. Orbiton, kot že ime pove, da vsebuje podatke o orbitalni valov delca. Spinon odgovoren za spin elektrona, in Holon nam pove o obtožbi. Tako lahko fizika posebej upoštevati različna stanja elektronov v močno ohlajenem materiala. Jim je uspelo izslediti par "Holon-spinon" in "spinon-orbiton", ne pa vsi trije skupaj.

nove tehnologije

Fizik, ki je odkril elektron moral pred čakati več desetletij, dokler se njihovo odkritje uporablja v praksi. Danes tehnologije našli uporabo v nekaj letih, je dovolj, da se spomnimo grafena - neverjetno material, sestavljen iz atomov ogljika v enem sloju. Delitev elektronov bi bilo koristno? Znanstveniki napovedujejo, da oblikovanje kvantni računalnik, katerih hitrost, v skladu z njimi, nekaj deset krat večji od današnjih najzmogljivejših računalnikov.

Kaj je skrivnost kvantnega računalništva? To lahko imenujemo preprosto optimizacijo. V običajnega računalnika, najmanjši nedeljiv del informacij - malo. In če upoštevamo podatke z nekaj vizualno, nekaj za avto le dve možnosti. Bit lahko vsebujejo bodisi nič ali ena, ki je del binarno kodo.

nova metoda

Zdaj pa si predstavljajte, da v nekaj zaprtih sistemih in nič, in enote - za "kvantni bit" ali "kocka". Vloga enostavnih spremenljivk bo igral spin elektrona (lahko vrti smeri urinega kazalca ali nasprotni). Za razliko od preproste bit kocka lahko opravlja več funkcij hkrati, in zaradi tega povečanja bo prišlo do hitrosti, nizko elektronov maso in naboj ni pomembna.

To je mogoče pojasniti s primerom labirinta. Da bi dobili od njega, morate poskusiti veliko različnih možnosti, od katerih je samo ena bo pravilna. Tradicionalni računalnik tudi rešuje probleme hitro, vendar hkrati lahko deluje le na en sam problem. On našteva vse možnosti na eni poti, in na koncu najde izhod. Kvantni računalnik, lahko zahvaljujoč dvojnosti kyubita rešiti veliko problemov hkrati. On bo pregledala vse možnosti niso na liniji, in v enem trenutku, in tudi rešiti problem. Težava je le, v kolikor je, da se veliko dela na kvantni objekt - to bo osnova za novo generacijo računalnika.

aplikacija

Večina ljudi uporablja računalnik na ravni gospodinjstev. S to odlično delo, tako daleč in običajnih osebnih računalnikov, vendar predvideti posebne dogodke na tisoče, morda stotine tisoče spremenljivk, mora biti naprava preprosto ogromno. Kvantni računalnik kot lažje spopadanje s takšnimi stvarmi, kot vremensko napoved za mesec, zdravljenje nesreče in njenih napovedovanje podatkov, in bo nastopil tudi zapletene matematične izračune z več spremenljivk za delček sekunde, vse s procesorjem nekaj atomov. Zato je mogoče, zelo kmalu naše najmočnejše računalniki so papir tanke.

zdravo bivanje

Kvantna računalniška tehnologija bo velik prispevek k medicini. Človeštvo bo mogel ustvariti nanomachinery z velikim potencialom, z njihovo pomočjo, bo mogoče, ne samo za diagnosticiranje bolezni, zgolj s pogledom na celotno telo od znotraj, temveč tudi za zagotavljanje zdravstvene oskrbe brez operacije: drobne roboti z "možgani" drugačnih od računalnika lahko izvaja vse postopke.

Neizogibna revolucija na področju računalniških iger. Zmogljiva stroji, ki lahko takoj rešiti problem, bodo lahko igrali igre z neverjetno realistično grafiko, da ni več daleč že in računalniški svetovi s polno potopitev.