Электро́н (е, е-) — элементарная отрицательно заряженная частица, принадлежащая к классу лептонов, носитель наименьшей известной массы и наименьшего электрического заряда. Открыт в 1897 году английским ученым Дж. Дж. Томсоном и является первой элементарной частицей, открытой в физике. (Название электрон от греческого слова elektron — янтарь, предложено в 1891 году ирландским физиком Дж.Стони для заряда одновалентного иона). Электрический заряд электрона условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектролизованного янтаря.
Электрон — составная часть атома, число электронов в нейтральном атоме равно числу протонов в ядре.
Электрический заряд электрона составляет е = (4, 8032068 0, 0000015).10-10 единиц СГСЕ, или 1, 60217733.10-19Кл.
Масса электрона, me = 9, 11.10-31кг.
Спин электрона равен1/2 (в единицах ћ), следовательно, электрон подчиняется статистике Ферми — Дирака, описывающей поведение большого количества электронов. Одним из основных положений этой статистики является Принцип Паули. Спин электрона — квантовая величина, внутреннее неотъемлемое свойство электрона.
Магнитный момент электрона mе» -1, 00116mо, где mо — магнетон Бора.
Первые точные измерения электрического заряда электрона провел в 1909-1913 годах американский физик Р. Милликен.
Античастица электрона — позитрон — открыта в 1932 году.
Электроны, как и другие микрочастицы, обладают не только корпускулярными, но и волновыми свойствами. Они сочетают свойства локализованной в пространстве частицы со свойствами не локализованной в определенном месте волны. Волновые свойства электронов проявляются при их дифракции, которая лежит в основе электронографии.
Особенностями движения электронов в атомах, подчиняющегося уравнениям квантовой механики, определяются оптические, электрические, магнитные, механические и химические свойства веществ.
Электроны могут рождаться в различных реакциях, таких, как распад отрицательно заряженного мюона, или при бета-распаде нейтрона.
Электроны участвуют в электромагнитном, слабом и гравитационном взаимодействиях. В классической электродинамике электрон ведет себя как частица, движение которой подчиняется уравнениям Лоренца —Максвелла. В то же время движение электрона подчиняется Уравнению Шредингера для нерелятивистких явлений и Уравнению Дирака — для релятивистских.
Слабые взаимодействия электронов проявляются, например, в реакциях между электронами и нейтрино, в атомных спектрах.
Так, вследствие электромагнитного процесса происходит аннигиляция электрона и позитрона с образованием двух γ-квантов:
е+ + е-®g + g.
Электроны и позитроны высоких энергий могут участвовать и в других процессах электромагнитной аннигиляции с образованием адронов: е+ + е--®адроны. Такие реакции изучаются на ускорителях на встречных е+е—пучках.
Не имеется никаких данных о внутренней структуре электрона. Современные теории исходят из представлений о лептонах как о точечных частицах. Сейчас это проверено экспериментально до расстояний 10-16см.
Устойчивость электрона следует из закона сохранения заряда и закона сохранения энергии. Электрон (и позитрон) — самая легкая из заряженных частиц, поэтому он ни на что не может распасться: распад на более тяжелые заряженные частицы (например, мюон, пи-мезон) запрещен законом сохранения энергии, а распад на более легкие, чем электрон, нейтральные частицы (фотоны, нейтрино) запрещен законом сохранения заряда. О точности, с которой выполняется закон сохранения заряда можно судить по тому, что (как показывает опыт) электрон не теряет своего заряда по крайней мере за 10 лет.
- Китайгородский А. И. Электроны. М., 1982.
- Волькенштейн Ф. Ф. Электроны и кристаллы. М., 1983.