Узнайте, чему равен 1 электрона и какую роль он играет в физических явлениях. Электроны - фундаментальные частицы с отрицательным зарядом, и их свойства широко применяются в технологиях и исследованиях.
Cодержание
Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον «янтарь») — субатомная частица, чей электрический заряд отрицателен и равен по модулю одному элементарному электрическому заряду. Электроны принадлежат к первому поколению лептонных частиц и обычно считаются фундаментальными частицами, поскольку у них нет известных компонентов или субструктур. Электрон имеет массу, которая составляет приблизительно 1/1836 массы протона. Квантово-механические свойства электрона включают собственный угловой момент (спин) полуцелого значения, выраженного в единицах приведённой постоянной Планка, ħ, что делает их фермионами. В связи с этим никакие два электрона не могут занимать одно и то же квантовое состояние в соответствии с принципом запрета Паули. Как и все элементарные частицы, электроны обладают свойствами как частиц, так и волн: они могут сталкиваться с другими частицами и могут дифрагировать как свет. Волновые свойства электронов легче наблюдать экспериментально, чем свойства других частиц, таких как нейтроны и протоны, потому что электроны имеют меньшую массу и, следовательно, большую длину волны де Бройля для равных энергий.
Роль электрона в физических явлениях
Электроны играют существенную роль во многих физических явлениях, таких как электричество, магнетизм, химия и теплопроводность, а также участвуют в гравитационных, электромагнитных и слабых взаимодействиях. Поскольку электрон имеет заряд, его окружает электрическое поле, и если этот электрон движется относительно наблюдателя, то наблюдатель увидит также магнитное поле. Электроны излучают или поглощают энергию в виде фотонов при ускоренном движении. Лабораторные приборы способны улавливать отдельные электроны, а также электронную плазму с помощью электромагнитных полей. Специальные телескопы наблюдают электронную плазму в космическом пространстве. Свойства электронов используются во многих технологических процессах, приборах и устройствах, таких как трибология, электролиз, электрохимия, аккумуляторные технологии, электроника, сварка, электронно-лучевые трубки, фотоэлектричество, солнечные панели, электронные микроскопы, лучевая терапия, лазеры, детекторы на основе ионизации газов и ускорители частиц.
Взаимодействия электронов с другими частицами
Взаимодействия электронов с другими субатомными частицами представляют интерес в химии и ядерной физике. Кулоновское взаимодействие между положительно заряженными протонами внутри атомного ядра и отрицательно заряженным электроном обеспечивает стабильность атома. Электронвольт (эВ) является единицей измерения энергии, используемой в атомной и ядерной физике, а также в других областях науки. Один электронвольт равен энергии, необходимой для переноса элементарного заряда в электростатическом поле между точками с разницей потенциалов в 1 вольт.
Основные сведения об электронвольте
В физике элементарных частиц в электронвольтах обычно выражается не только энергия, но и масса элементарных частиц. Электронвольт используется для определения энергии покоя элементарных частиц. Основанием для этого служит эквивалентность массы и энергии по формуле m = E0/c^2, где m - масса покоящейся частицы, E0 - ее энергия покоя и c - скорость света. В единицах массы 1 эВ = 1,782 * 10^-36 кг. Электронвольт также используется для выражения импульса элементарных частиц.
Электронвольт является маленькой величиной по сравнению с энергиями, характерными для большинства ядерных процессов. Поэтому в физике обычно используются кратные единицы электронвольта. В последние годы ускорители элементарных частиц позволяют достигать энергий в несколько триллионов электронвольт (ТэВ). Температура также может быть выражена в электронвольтах, основываясь на соотношении энергии частиц в одноатомном идеальном газе и их температуры.
См. также
Заключение
Электрон – основная субатомная частица, которая играет важную роль во многих физических явлениях и технологиях. Его электрический заряд, масса и свойства спинового момента делают его уникальной и фундаментальной частицей. Электронвольт является единицей измерения энергии и используется в физике элементарных частиц. Изучение взаимодействий электронов с другими частицами имеет большое значение для понимания химических и ядерных процессов. Все эти аспекты делают электрон одной из наиболее изучаемых и важных частиц в современной науке.
