Electron

Electron

Orbital vẹn toàn tử hydro ở những nút tích điện không giống nhau. Tại những vùng càng đậm ứng với kĩ năng cao nhìn thấy electron nhập vùng cơ ở ngẫu nhiên thời gian nào là.
Cấu trúc	Hạt cơ bản[1]
Nhóm	Lepton
Thế hệ	Thế hệ loại nhất
Tương tác cơ bản	Hấp dẫn, năng lượng điện kể từ, yếu
Phản hạt	Positron (còn gọi là phản electron)
Lý thuyết	Richard Laming (1838–1851),[2] G. Johnstone Stoney (1874) và những người dân không giống.[3][4]
Thực nghiệm	J. J. Thomson (1897)[5]
Ký hiệu	e⁻ , β⁻
Khối lượng	9,1093837015(28) × 10−31 kg[6] 5,48579909070(16) × 10−4 u[7] [1822,8884845(14)]−1 u[gc 1] 0,51099895000(15) MeV/c2[6]
Thời gian tham sống	bền (> 6,6 × 1028 năm[8])
Điện tích	−1 e[gc 2] −1,602176634 × 10−19 C[6]
Spin	1⁄2
Mômen từ	−1,00115965218091(26) μB[7]
x t s

Mô hình Chuẩn của cơ vật lý hạt
Hạt sơ cấp cho nhập Mô hình Chuẩn Bạn đang xem: Electron
Tổng quan Vật lý hạt Mô hình Chuẩn Lý thuyết ngôi trường lượng tử Thuyết Gauge Phá vỡ đối xứng tự động phát Cơ chế Higgs
Thành phần Tương tác năng lượng điện yếu Thuyết sắc động lực học tập lượng tử Ma trận CKM Công thức toán học
Giới hạn Strong CP problem Hierarchy problem Dao động neutrinos Physics beyond the Standard Model
Khoa học tập gia Rutherford · Thomson · Chadwick · Bose · Sudarshan · Davis Jr. · Anderson · Fermi · Dirac · Feynman · Rubbia · Gell-Mann · Kendall · Taylor · Friedman · Powell · P.. W. Anderson · Glashow · Iliopoulos · Maiani · Meer · Cowan · Nambu · Chamberlain · Cabibbo · Schwartz · Perl · Majorana · Weinberg · Lee · Ward · Salam · Kobayashi · Maskawa · Dương Chấn Ninh · Yukawa · 't Hooft · Veltman · Gross · Politzer · Wilczek · Cronin · Fitch · Vleck · Higgs · Englert · Brout · Hagen · Guralnik  · Kibble  · Santiago Antunez de Mayolo · César Lattes
x t s

Electron hoặc điện tử,^[9] là một trong những phân tử hạ vẹn toàn tử, sở hữu ký hiệu là e^⁻
hoặc β^⁻
, tuy nhiên năng lượng điện của chính nó bởi vì trừ một năng lượng điện cơ bạn dạng.^[10] Các electron thuộc sở hữu mới loại nhất nhập chúng ta những phân tử lepton,^[11] và phát biểu cộng đồng được xem như là những phân tử cơ bạn dạng cũng chính vì bọn chúng không tồn tại những bộ phận nhỏ hoặc cấu tạo con cái.^[1] Electron sở hữu lượng xấp xỉ bởi vì 1/1836 đối với của proton.^[12] Các đặc thù cơ học tập lượng tử của electron bao hàm độ quý hiếm mômen động lượng (spin) bởi vì 1/2 đơn vị chức năng, màn trình diễn theo đòi đơn vị chức năng của hằng số Planck thu gọn gàng, ħ. Vì là một trong những fermion, nhập hệ xa lánh không tồn tại nhì electron nào là rất có thể ở và một hiện trạng lượng tử, như nội dung của nguyên tắc loại trừ Pauli.^[11] Giống như toàn bộ những phân tử cơ bạn dạng không giống, electron thể hiện tại cả những đặc thù của sóng và hạt: bọn chúng rất có thể va vấp vấp với những phân tử không giống và bị nhiễu xạ như độ sáng. Các đặc thù sóng của electron đơn giản được để ý thấy ở những thử nghiệm rộng lớn đối với những phân tử không giống ví như neutron và proton cũng chính vì electron sở hữu lượng nhỏ rộng lớn và vậy nên sở hữu bước sóng de Broglie dài hơn nữa ở và một nút tích điện.

Electron sở hữu tầm quan trọng cơ bạn dạng ở nhiều hiện tượng kỳ lạ cơ vật lý, như năng lượng điện, kể từ học tập, chất hóa học và phỏng dẫn sức nóng. Dường như nó cũng nhập cuộc nhập tương tác thú vị, năng lượng điện kể từ và yếu ớt.^[13] Vì một electron đem năng lượng điện, bao xung xung quanh nó là năng lượng điện ngôi trường, và nếu như electron hoạt động tương so với một người xem, nó sẽ bị chạm màn hình một kể từ ngôi trường. Trường năng lượng điện kể từ đưa đến bởi vì những mối cung cấp không giống tiếp tục tác động cho tới hoạt động của phân tử electron tuân theo đòi toan luật lực Lorentz. Electron vạc đi ra hoặc hít vào tích điện bên dưới dạng những photon Khi bọn chúng hoạt động vận tốc. Các khí giới ở chống thử nghiệm sở hữu kĩ năng bẫy từng electron đơn lẻ cũng giống như những electron plasma bởi vì dùng năng lượng điện kể từ ngôi trường. Những kính thiên văn quan trọng đặc biệt rất có thể vạc hiện tại electron plasma nhập không khí ngoài hành tinh. Electron tham gia nhập nhiều phần mềm thực tiễn biệt như năng lượng điện tử học tập, hàn tia năng lượng điện tử, ống tia âm rất rất, kính hiển vi năng lượng điện tử, điều trị phản xạ, laser electron tự tại, máy dò thám khí ion hóa và máy vận tốc phân tử.

Các tương tác sở hữu sự nhập cuộc của những electron với những phân tử không giống là một trong những trong mỗi chủ thể phân tích của chất hóa học và cơ vật lý phân tử nhân. Tương tác lực Coulomb Một trong những proton đem năng lượng điện dương bên phía trong phân tử nhân vẹn toàn tử và những electron đem năng lượng điện âm ở orbital cấu trở nên lên vẹn toàn tử. Sự ion hóa hoặc sự chênh chênh chếch thân thích số electron đem năng lượng điện âm và phân tử nhân đem năng lượng điện dương thực hiện thay cho thay đổi tích điện link của một hệ vẹn toàn tử. Sự trao thay đổi hoặc share những electron thân thích nhì hoặc nhiều vẹn toàn tử là vẹn toàn nhân đa số đưa đến link chất hóa học.^[14] Năm 1838, căn nhà triết học tập đương nhiên người Anh Richard Laming chuyến thứ nhất tiếp tục đưa ra định nghĩa về một đại lượng năng lượng điện ko thể phân tách nhỏ rộng lớn nhằm mục đích lý giải những đặc thù chất hóa học của những vẹn toàn tử.^[3] Nhà cơ vật lý người Ireland George Johnstone Stoney tiếp sau đó mệnh danh đại lượng năng lượng điện này là 'electron' nhập năm 1891, và tiếp sau đó J. J. Thomson với mọi tập sự người Anh ở đầu cuối tiếp tục vạc xuất hiện electron sở hữu thể hiện của một phân tử cơ bạn dạng nhập năm 1897.^[5] Electron cũng nhập cuộc nhập những phản xạ phân tử nhân, như quy trình tổ hợp lên những phân tử nhân nặng nề rộng lớn trong số sao, tuy nhiên bọn chúng thông thường được gọi là những phân tử beta. Electron cũng rất có thể được đưa đến nhập phân tan beta kể từ những đồng vị phóng xạ và trong số va vấp vấp tích điện cao, như ở sự khiếu nại những tia ngoài hành tinh phun đập bầu khí quyển. Phản phân tử của electron được gọi là positron; nó sở hữu đặc thù hệt nhau với electron nước ngoài trừ những tích như năng lượng điện đem vệt ngược lại. Khi một electron va vấp vấp với cùng một positron, cả nhì phân tử bị diệt, đưa đến nhì photon tia gamma tích điện cao.

Lịch sử[sửa | sửa mã nguồn]

Khám đập đi ra cảm giác của lực điện[sửa | sửa mã nguồn]

Người Hy Lạp thượng cổ đã nhận được thấy rằng khi sử dụng cỗ lông thú cọ xát nhập hổ phách thì nó sở hữu kĩ năng hít được những vật nhỏ. Cùng với sét, đấy là một trong mỗi hiện tượng kỳ lạ về năng lượng điện được ghi nhận sớm nhất có thể nhập lịch sử hào hùng loại người.^[15] Trong luận thuyết De Magnete viết lách năm 1600, căn nhà khoa học tập người Anh William Gilbert thể hiện thuật ngữ nhập giờ Latin mới mẻ là electrica, nhằm nói đến những hóa học sở hữu đặc thù tương tự động như hổ phách với kĩ năng rất có thể hít được những vật nhỏ Khi cọ xát với lông thú.^[16] Cả nhì thuật ngữ electric và electricity đều sở hữu xuất xứ kể từ giờ Latin ēlectrum (cũng là kể từ vẹn toàn của kim loại tổng hợp sở hữu nằm trong tên); ēlectrum sở hữu kể từ vẹn toàn bắt mối cung cấp kể từ chữ hổ phách nhập giờ Hy Lạp, ἤλεκτρον (ēlektron).^[17]

Khám đập nhì loại năng lượng điện tích[sửa | sửa mã nguồn]

Đầu trong những năm 1700, căn nhà chất hóa học người Pháp Charles François du Fay vạc hiện tại thấy nếu như một lá vàng tích năng lượng điện bị đẩy bởi vì một que thủy tinh nghịch Khi chà nó với lụa, thì nằm trong lá vàng tích năng lượng điện đó lại bị hít bởi vì hổ phách Khi chà nhập bông sợi. Từ để ý này với mọi thành quả thử nghiệm tương tự động, du Fay Tóm lại rằng năng lượng điện cần chứa chấp nhì loại hóa học lỏng đem năng lượng điện, hóa học lỏng vitreous kể từ đũa thủy tinh nghịch Khi cọ xát nhập lụa và hóa học lỏng resinous kể từ hổ phách Khi chà nhập bông sợi. Hai hóa học lỏng này rất có thể hòa hợp cho nhau Khi được phối kết hợp lại.^[16][18] Nhà khoa học tập người Mỹ Ebenezer Kinnersley sau này cũng song lập tiếp cận Tóm lại tương tự động của du Fay.^[19]:118 Một thập kỷ sau, Benjamin Franklin khuyến nghị rằng năng lượng điện ko cấu trúc kể từ những loại hóa học lỏng năng lượng điện không giống nhau, tuy nhiên là một trong những hóa học lỏng năng lượng điện sở hữu thể hiện dư quá (+) hoặc thiếu vắng (−) năng lượng điện. Ông thể hiện thuật ngữ tân tiến ứng với bọn chúng là năng lượng điện dương và năng lượng điện âm.^[20] Franklin từng nghĩ về về hóa học đem năng lượng điện sẽ sở hữu năng lượng điện dương, tuy nhiên ông dường như không mô tả trúng trường hợp lúc nào hóa học tiếp tục dư quá năng lượng điện, và lúc nào bị thiếu vắng năng lượng điện.^[21]

Giữa trong những năm 1838 và 1851, căn nhà triết học tập đương nhiên người Anh Richard Laming trở nên tân tiến ý tưởng phát minh nhận định rằng một vẹn toàn tử là tổng hợp bao hàm một lõi vật hóa học được xung quanh bởi vì những phân tử nhỏ rộng lớn vẹn toàn tử tuy nhiên sở hữu năng lượng điện thông qua số chuyến năng lượng điện đơn vị chức năng.^[2] Đầu năm 1846, căn nhà cơ vật lý người Đức William Weber thể hiện lý thuyết mô tả năng lượng điện là hóa học tổ hợp bởi vì những hóa học lỏng tích năng lượng điện dương và âm, và tương tác thân thích bọn chúng bị phân bổ bởi vì luật nghịch ngợm hòn đảo bình phương. Sau Khi phân tích hiện tượng kỳ lạ năng lượng điện phân nhập năm 1874, căn nhà cơ vật lý người Ireland George Johnstone Stoney khêu ý sở hữu tồn bên trên một "đại lượng xác lập độc nhất mang đến điện", năng lượng điện của một ion hóa trị một. Ông tiếp tục rất có thể ước tính độ quý hiếm của năng lượng điện cơ bạn dạng e này bằng phương pháp vận dụng toan luật năng lượng điện phân Faraday.^[22] Tuy nhiên, Stoney lại tin cẩn rằng những năng lượng điện đó lại gắn chặt vĩnh cửu nhập vẹn toàn tử và ko thể bị tách tách. Năm 1881, căn nhà cơ vật lý người Đức Hermann von Helmholtz nhận định rằng cả năng lượng điện dương và năng lượng điện âm rất có thể chia nhỏ ra trở nên những bộ phận cơ bạn dạng, từng một bọn chúng "hành xử giống như những vẹn toàn tử của điện".^[3]

Stoney lúc đầu thể hiện thuật ngữ electrolion nhập năm 1881. Mười năm tiếp theo, ông gửi thanh lịch dùng electron nhằm mô tả những năng lượng điện cơ bạn dạng này, Khi ông viết lách nhập năm 1894: "... một ước tính được triển khai nhằm đo lường và tính toán con số thực tiễn của đơn vị chức năng năng lượng điện cơ bạn dạng nổi bật nhất này, tuy nhiên tôi từng dám khêu ý mệnh danh là electron". Đã sở hữu một khuyến nghị nhập năm 1906 nhằm mục đích thay đổi thanh lịch tên thường gọi electrion tuy nhiên tiếp tục thất bại cũng chính vì Hendrik Lorentz vẫn mến tên thường gọi electron rộng lớn.^[23][24] Từ electron là tổng hợp của những kể từ electric và ion.^[25] Hậu tố -on tuy nhiên lúc này được dùng để tại vị thương hiệu cho những phân tử cơ bạn dạng không giống, như proton hoặc neutron, sở hữu xuất xứ bắt mối cung cấp kể từ cơ hội mệnh danh mang đến electron.^[26][27]

Khám đập đi ra những electron tự tại phía bên ngoài vật chất[sửa | sửa mã nguồn]

Khi phân tích hiện tượng kỳ lạ dẫn năng lượng điện nhập khí loãng nhập năm 1859, căn nhà cơ vật lý người Đức Julius Plücker để ý thấy độ sáng lân quang đãng, vốn liếng được tạo nên trở nên bởi vì phản xạ vạc đi ra kể từ cathode, xuất thời điểm hiện tại trở nên ống sát cathode, và vùng độ sáng lân quang đãng cơ rất có thể dịch chuyển bằng sự việc phần mềm kể từ ngôi trường.^[29] Năm 1869, Johann Wilhelm Hittorf, một học tập trò của Plücker, vạc hiện tại rằng một vật rắn bịa thân thích cathode và vùng lân quang đãng đưa đến một vùng tối bên trên vùng lân quang đãng của ống. Hittorf Tóm lại rằng sở hữu những tia truyền trực tiếp vạc đi ra kể từ cathode và vùng lân quang đãng này được đưa đến bởi vì những tia chiếu thẳng qua trở nên ống. Năm 1876, căn nhà cơ vật lý người Đức Eugen Goldstein cho rằng những tia này được vạc đi ra theo đòi phương vuông góc với mặt mũi cathode, mặt mũi phân cơ hội Một trong những tia vạc đi ra kể từ cathode và độ sáng sợi thắp. Goldstein mệnh danh mang đến những tia này là tia âm rất rất.^[30][31]:393 Công cuộc phân tích về tia âm rất rất kéo dãn dài sản phẩm thập kỷ cả về lý thuyết và thực nghiệm vào vai trò cần thiết nhập quy trình mày mò đi ra electron của J. J. Thomson.^[3]

Trong những năm 1870, căn nhà hóa lý người Anh Sir William Crookes tiếp tục trở nên tân tiến ống tia âm rất rất thứ nhất với môi trường xung quanh chân không đảm bảo bên phía trong.^[32] Sau cơ ông chứng minh rằng những tia vạc quang đãng xuất hiện tại bên phía trong ống khái niệm tích điện và hoạt động kể từ phía cathode thanh lịch anode. Hơn nữa, khi để vào trong 1 kể từ ngôi trường, ông đã trải chênh chếch lối đi của chùm tia, bởi vậy chứng minh thêm thắt chùm tia hành xử như nó chứa chấp năng lượng điện âm.^[30] Năm 1879, ông khuyến nghị rằng những đặc thù này rất có thể được lý giải bằng phương pháp coi rằng những tia âm rất rất bao hàm những phân tử khí đem năng lượng điện âm nhập hiện trạng loại tư của vật hóa học tuy nhiên trong cơ quãng lối tự tại của những phân tử rộng lớn mà đến mức rất có thể bỏ lỡ va vấp vấp.^{[31]:394–395}

Nhà cơ vật lý người Anh sinh ở Đức Arthur Schuster tổ chức không ngừng mở rộng những thử nghiệm của Crookes khi để những tấm sắt kẽm kim loại tuy vậy song với chùm tia cathode và vận dụng vào trong 1 năng lượng điện thế Một trong những tấm này.^[33] Điện ngôi trường đã trải chênh chếch chùm tia về phía tấm sắt kẽm kim loại tích năng lượng điện dương, bệnh cứ tiếp tục gia tăng thêm vào cho Tóm lại chùm tia đem năng lượng điện âm. phẳng phiu cơ hội đo phỏng chênh chếch của chùm tia ứng với từng chuyến kiểm soát và điều chỉnh dòng sản phẩm năng lượng điện thân thích nhì tấm sắt kẽm kim loại, năm 1890 Schuster tiếp tục ước tính được tỷ số khối lượng−điện tích^{[gc 3]} của những bộ phận nhập chùm tia. Tuy nhưng, độ quý hiếm ông chiếm được to hơn 1000 chuyến đối với độ quý hiếm được Dự kiến, bởi vậy không nhiều người tiếp tục nhằm ý cho tới thành quả đo lường và tính toán của ông nhập thời gian đó.^[30]

Năm 1892, Hendrik Lorentz khêu ý rằng lượng của những phân tử này (electron) rất có thể là hệ trái ngược của lượng năng lượng điện tuy nhiên bọn chúng đem theo đòi.^[34]

Khi đang được phân tích những khoáng hóa học huỳnh quang đãng đương nhiên nhập năm 1896, căn nhà cơ vật lý người Pháp Henri Becquerel mày mò thấy bọn chúng vạc đi ra những phản xạ tuy nhiên không nhất thiết phải chiếu thêm 1 mối cung cấp tích điện kể từ phía bên ngoài. Những vật tư phóng xạ này phát triển thành côn trùng quan hoài của khá nhiều căn nhà khoa học tập, bao hàm căn nhà cơ vật lý người New Zealand Ernest Rutherford, ông tiếp tục vạc hiện tại vật tư phóng xạ sở hữu vạc đi ra những phân tử. Ông gọi những phân tử này là những phân tử alpha và phân tử beta, dựa vào kĩ năng đâm xuyên của bọn chúng qua loa vật hóa học.^[35] Năm 1900, Becquerel tiếp tục chứng minh chùm tia beta vạc đi ra kể từ phân tử nhân radium rất có thể bị thực hiện chênh chếch phía nhập một năng lượng điện ngôi trường, và tỷ số lượng bên trên năng lượng điện của bọn chúng bởi vì với tỷ số này của chùm tia cathode.^[36] Chứng cứ này tiếp tục gia tăng thêm thắt ý kiến nhận định rằng electron tồn bên trên như là một trong những trong số bộ phận của vẹn toàn tử.^[37][38]

Năm 1897, căn nhà cơ vật lý người Anh J. J. Thomson, cùng theo với những người cùng cơ quan John S. Townsend và H. A. Wilson, tiếp tục triển khai những thử nghiệm chỉ ra rằng chùm tia cathode thực sự chứa chấp những phân tử, rộng lớn là một trong những loại sóng, những phân tử vẹn toàn tử hoặc phân tử như nhiều căn nhà khoa học tập từng tin cẩn như thế trước cơ.^[5] Thomson tiếp tục sở hữu thành quả ước tính tương đối tốt về năng lượng điện e và lượng m của phân tử tia cathode, tuy nhiên ông gọi là "corpuscles", nó sở hữu lượng bởi vì một trong những phần ngàn lượng của ion nhẹ nhàng nhất: ion hydro.^[5] Ông đã và đang minh chứng tỷ số năng lượng điện tích−khối lượng, e/m, có mức giá trị song lập với vật tư của bạn dạng rất rất cathode. Ông nối tiếp chứng minh thêm thắt những vật tư phóng xa thẳm, vật tư nung lạnh lẽo và vật tư bị chiếu xạ sở hữu vạc đi ra những phân tử đem năng lượng điện âm.^[5][39] Tên gọi electron về sau được xã hội khoa học tập gật đầu dùng thoáng rộng, đa số tự khuyến nghị của G. F. FitzGerald, J. Larmor và H. A. Lorentz.^[40]:273

Điện tích của electron và đã được đo một cơ hội đúng mực rộng lớn bởi vì những căn nhà cơ vật lý Mỹ Robert Millikan và Harvey Fletcher nhập thử nghiệm giọt dầu nhập năm 1909, và thành quả được công tía nhập 1911. Thí nghiệm dùng một năng lượng điện ngôi trường nhằm hãm những giọt dầu đem năng lượng điện rơi nhập bầu không khí bên dưới tác động của lực thú vị. Thiết bị của mình rất có thể đo năng lượng điện của 1–150 ion với sai số là 0,3%. Trước cơ group của Thomson cũng triển khai thử nghiệm tương tự động,^[5] dùng đám mây chứa chấp những giọt nước tích năng lượng điện đưa đến bởi vì sự năng lượng điện phân,và thử nghiệm triển khai bởi vì Abram Ioffe năm 1911, ông tiếp tục chiếm được thành quả tương tự động một cơ hội song lập với group Millikan Khi dùng những vi phân tử sắt kẽm kim loại tích năng lượng điện, và thành quả được công tía nhập năm 1913.^[41] Tuy nhiên, những giọt dầu sở hữu tính ổn định toan rộng lớn giọt nước cũng chính vì bọn chúng sở hữu vận tốc bốc tương đối chậm trễ rộng lớn, và bởi vậy tương thích rộng lớn với thử nghiệm đúng mực yên cầu triển khai nhập thời hạn dài hơn nữa.^[42]

Vào thời gian chính thức thế kỷ trăng tròn, những căn nhà khoa học tập vạc hiện tại rằng bên dưới những ĐK chắc chắn một phân tử tích năng lượng điện hoạt động nhanh chóng nhập chống bọt rất có thể tạo ra sự dừng tụ của tương đối nước siêu bão hòa bên trên hành trình hoạt động của phân tử. Năm 1911, Charles Wilson tiếp tục vận dụng nguyên tắc này mang đến khí giới chống mây của tớ, được cho phép ông rất có thể tự sướng được hành trình của những phân tử tích năng lượng điện, ví dụ giống như những electron hoạt động nhanh chóng.^[43]

Lý thuyết vẹn toàn tử[sửa | sửa mã nguồn]

Cho cho tới năm 1914, những thử nghiệm triển khai bởi vì Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck và Gustav Hertz hầu hết tiếp tục xác định được cấu tạo vẹn toàn tử bao hàm một phân tử nhân cô quánh đem năng lượng điện dương bao xung xung quanh bởi vì những electron sở hữu lượng rất rất nhỏ.^[44] Năm 1913, căn nhà cơ vật lý người Đan Mạch Niels Bohr fake thuyết những electron ở trong số hiện trạng sở hữu nút tích điện bị lượng tử hóa, nút tích điện của bọn chúng được xác lập bởi vì mômen động lượng của hành trình electron xung quanh phân tử nhân. Các electron rất có thể hoạt động bên trên những hành trình này, bằng phương pháp vạc đi ra hoặc hít vào photon với tần số xác lập. Với hạ tầng là những hành trình bị lượng tử hóa này, Bohr rất có thể lý giải một cơ hội đúng mực những vạch quang đãng phổ của vẹn toàn tử hydro.^[45] Tuy nhiên, quy mô của Bohr ko thể lý giải được độ mạnh kha khá của những vạch này na ná quy mô ko thể lý giải quang đãng phổ của những vẹn toàn tử phức tạp rộng lớn.^[44]

Liên kết chất hóa học Một trong những vẹn toàn tử được Gilbert Newton Lewis lý giải, Khi nhập năm 1916 ông khuyến nghị rằng link nằm trong hóa trị thân thích nhì vẹn toàn tử được giữ lại bởi vì cặp electron share thân thích bọn chúng.^[46] Sau cơ, nhập năm 1927, Walter Heitler và Fritz London thể hiện lý thuyết lý giải tương đối đầy đủ cho việc tạo hình cặp electron và link chất hóa học nhập phạm vi của cơ học tập lượng tử.^[47] Năm 1919, căn nhà chất hóa học người Mỹ Irving Langmuir thể hiện quy mô tĩnh về vẹn toàn tử và khêu ý rằng từng electron được phân bổ tuần tự động theo đòi "những vỏ (gần) hình cầu đồng tâm, toàn bộ đều sở hữu phỏng dày bởi vì nhau".^[48] Tiếp cơ, ông phân tách những vỏ này đi ra trở nên một số trong những dù, tuy nhiên từng dù có một cặp electron. Với quy mô này, Langmuir rất có thể lý giải một cơ hội toan tính những đặc thù chất hóa học của những yếu tắc nhập bảng tuần trả,^[47] tuy nhiên nhiều đặc thù được tái diễn tuân theo đòi toan luật tuần trả nhập bảng.^[49]

Năm 1924, căn nhà cơ vật lý người Áo Wolfgang Pauli phán xét thấy cấu tạo tựa vỏ của vẹn toàn tử rất có thể được lý giải bởi vì một tập trung chứa chấp tư thông số xác lập lên từng hiện trạng tích điện lượng tử, và từng hiện trạng này sẽ không thể rung rinh bởi vì nhiều hơn nữa một electron. Việc không tồn tại nhiều hơn nữa một electron rung rinh điểm ở và một hiện trạng tích điện lượng tử được tuyên bố nhập nguyên tắc loại trừ Pauli.^[50] Cơ chế cơ vật lý nhằm lý giải mang đến thông số loại tư, tuy nhiên nó sở hữu nhì độ quý hiếm phân biệt, được những căn nhà cơ vật lý người Hà Lan Samuel Goudsmit và George Uhlenbeck khuyến nghị. Năm 1925, chúng ta nhận định rằng một electron, cùng theo với mômen động lượng của hành trình, còn chiếm hữu thêm thắt mômen góc động lượng nội bên trên và mômen lưỡng rất rất kể từ.^[44][51] Như vậy tương tự động như sự tự động xoay của Trái Đất na ná nó xoay bên trên hành trình xung quanh Mặt Trời. Mômen góc động lượng nội bên trên này được gọi là spin, và thể hiện cơ hội lý giải cho việc tách vạch bí mật như được để ý thấy ở những vạch quang đãng phổ bởi vì phổ tiếp sở hữu độ sắc nét cao; hiện tượng kỳ lạ này được nghe biết như là việc tách cấu tạo tinh xảo.^[52]

Cơ học tập lượng tử[sửa | sửa mã nguồn]

Trong luận án Recherches sur la théorie des quanta (Nghiên cứu vớt về lý thuyết lượng tử) viết lách năm 1924, căn nhà cơ vật lý người Pháp Louis de Broglie fake thuyết rằng tất cả hóa học rất có thể được màn trình diễn bởi vì sóng de Broglie tương tự động như sóng độ sáng.^[53] Điều cơ tức là bên dưới những ĐK tương thích, những electron và những phân tử vật hóa học không giống tiếp tục thể hiện tại những đặc thù của sóng hoặc của phân tử. Lý thuyết phân tử độ sáng được chứng minh Khi nó thể hiện tại nằm tại toan xứ nhập không khí dọc từ hành trình chùm sáng sủa ở ngẫu nhiên thời gian nào là.^[54] Bản hóa học sóng độ sáng được hiện tại, ví dụ, Khi một chùm sáng sủa chiếu thẳng qua những khe hẹp tuy vậy song nó sẽ bị tạo nên trở nên những vân phú bôi. Năm 1927 George Paget Thomson mày mò đi ra cảm giác phú bôi xuất hiện tại Khi cho 1 chùm electron truyền qua loa những lá sắt kẽm kim loại mỏng mảnh và loại thử nghiệm tương tự động được những căn nhà cơ vật lý người Mỹ Clinton Davisson và Lester Germer triển khai Khi mang đến chùm electron bản năng kể từ tinh nghịch thể nikel và để ý thấy cảm giác phú bôi.^[55] Các cảm giác này còn được gọi là hiện tượng kỳ lạ nhiễu xạ electron.

Dự đoán của de Broglie về thực chất sóng của electron đem Erwin Schrödinger thiết lập lên phương trình sóng mô tả electron hoạt động bên dưới tác động của phân tử nhân nhập vẹn toàn tử. Năm 1926, với phương trình của tớ, phương trình Schrödinger, ông tiếp tục mô tả thành công xuất sắc sóng electron nhập hệ vẹn toàn tử.^[56] Hơn là chỉ việc mò mẫm đi ra nghiệm xác xác định trí của một electron theo đòi thời hạn, phương trình sóng này cũng khá được vận dụng để tham dự đoán phần trăm nhìn thấy electron xung quanh địa điểm ví dụ, quan trọng đặc biệt địa điểm sát điểm electron bị ngăn nhập không khí, tuy nhiên bên trên trên đây phương trình sóng electron bất biến theo đòi thời hạn. Cách tiếp cận này tiếp tục đem lại một lý thuyết mô tả cơ học tập lượng tử loại nhì (lý thuyết thứ nhất mô tả bởi vì cơ học tập ma mãnh trận tự Heisenberg trở nên tân tiến năm 1925), và nghiệm của phương trình Schrödinger, tương tự như của Heisenberg, được cho phép dẫn đi ra những hiện trạng tích điện của một electron nhập vẹn toàn tử hydro tuy nhiên tương tự với những thành quả chiếm được bởi vì Bohr nhập năm 1913, và mô tả đúng mực quang đãng phổ vẹn toàn tử hydro.^[57] Khi nói đến spin và tương tác thân thích nhiều electron, cơ học tập lượng tử thể hiện những Dự kiến đúng mực về thông số kỹ thuật electron trong mỗi hệ vẹn toàn tử phức tạp rộng lớn hydro.^[58]

Năm 1928, dựa vào những phân tích của Wolfgang Pauli, Paul Dirac thiết lập nên một quy mô về electron – phương trình Dirac, nhất quán với thuyết kha khá hẹp, bằng phương pháp vận dụng những ĐK đối xứng và kha khá tính nhập kiểu dáng luận hamiltonian của cơ học tập lượng tử mang đến ngôi trường năng lượng điện kể từ.^[59] Để rất có thể giải một số trong những yếu tố nhập phương trình kha khá tính của tớ, năm 1930 Dirac nêu đi ra một quy mô chân không giống như là một trong những biển khơi chứa chấp vô hạn những phân tử sở hữu tích điện âm, sau đây gọi là biển khơi Dirac. Mô hình này đã mang ông tiếp cận Dự kiến tồn bên trên positron, một phân tử phản vật hóa học của electron.^[60] Hạt này sau này được vạc hiện tại nhập năm 1932 bởi vì Carl Anderson, và ông khuyến nghị gọi những electron thông thường bắt gặp là negatron và dùng thuật ngữ electron nhằm mục đích mô tả những biến đổi thể đem năng lượng điện dương hoặc âm.^[61]

Năm 1947 Willis Lamb, Khi đang được triển khai phân tích cùng theo với SV Robert Retherford, tiếp tục nhìn thấy sở hữu những hiện trạng lượng tử riêng không liên quan gì đến nhau của hydro, đúng ra cần sở hữu nằm trong nút tích điện, lại được dịch gửi tương so với nhau; sự sai chênh chếch này sau này được gọi là dịch gửi Lamb. Trong nằm trong thời hạn, Polykarp Kusch, cùng theo với Henry M. Foley, tiếp tục mày mò bởi vì thử nghiệm mômen kể từ của electron có mức giá trị tương đối to hơn đối với Dự kiến của lý thuyết Dirac. Giá trị chênh chênh chếch nhỏ này sau này được gọi là mômen lưỡng rất rất kể từ dị thông thường của electron. Sự chênh chênh chếch này sau này được lý giải nhập lý thuyết năng lượng điện động lực học tập lượng tử, trở nên tân tiến bởi vì những căn nhà cơ vật lý Sin-Itiro Tomonaga, Julian Schwinger và Richard Feynman vào thời điểm cuối những năm 1940.^[62]

Máy vận tốc hạt[sửa | sửa mã nguồn]

Với sự trở nên tân tiến của những loại máy vận tốc phân tử nhập nửa vào đầu thế kỷ trăng tròn, những căn nhà cơ vật lý chính thức mò mẫm hiểu sâu sắc rộng lớn nhập những đặc thù của những phân tử hạ vẹn toàn tử.^[63] Thành công thứ nhất nhập nỗ lực vận tốc electron dùng chạm màn hình năng lượng điện kể từ được triển khai nhập năm 1942 bởi vì Donald Kerst. Máy betatron lúc đầu của ông đạt mà đến mức tích điện 2,3 MeV, và những máy betatron về sau đạt mà đến mức 300 MeV. Năm 1947, phản xạ nhất quán (synchrotron radiation) được vạc thời điểm hiện tại máy vận tốc synchrotron, đem electron đạt tới mức tích điện 70 MeV, bên trên hạ tầng phân tích của General Electric. Bức xạ này là vì những electron hoạt động vận tốc trải qua một kể từ ngôi trường ở véc tơ vận tốc tức thời sát bởi vì vận tốc độ sáng.^[64]

Máy vận tốc va vấp vấp phân tử ADONE là máy thứ nhất đạt tới mức tích điện của chùm tia cỡ 1,5 GeV, chính thức hoạt động và sinh hoạt nhập năm 1968.^[65] Trong khí giới này, những phân tử electron và positron được vận tốc theo đòi nhì phía ngược hướng nhau, như thế gần như là thực hiện tăng gấp hai tích điện va vấp vấp đối với máy vận tốc chùm tia electron phun vào trong 1 bia cố định và thắt chặt.^[66] Máy va vấp vấp rộng lớn Electron–Positron (Large Electron–Positron Collider; LEP) ở CERN, hoạt động và sinh hoạt kể từ 1989 cho tới 2000, đạt cho tới nút tích điện va vấp vấp 209 GeV và sở hữu những đo lường và thống kê cần thiết mang đến Mô hình Chuẩn của cơ vật lý phân tử.^[67][68]

Giam lưu giữ từng electron[sửa | sửa mã nguồn]

Hiện ni từng electron đơn lẻ rất có thể đơn giản bị nhốt hãm trong mỗi transistor CMOS siêu nhỏ (L = trăng tròn nm, W = trăng tròn nm) hoạt động và sinh hoạt ở ngưỡng sức nóng phỏng rét sâu sắc kể từ −269 °C (4 K) cho tới khoảng tầm −258 °C (15 K).^[69] Hàm sóng electron Viral nhập một dàn hóa học cung cấp dẫn và Khi bỏ lỡ tương tác của chính nó với những electron nhập dải hóa trị, thì rất có thể coi như thể hàm của electron đơn lẻ, bằng phương pháp thay cho thế lượng của chính nó bởi vì tenxơ lượng hiệu dụng.^[70]

Các quánh tính[sửa | sửa mã nguồn]

Phân loại[sửa | sửa mã nguồn]

Trong Mô hình Chuẩn của cơ vật lý phân tử, electron thuộc sở hữu group những phân tử hạ vẹn toàn tử gọi là lepton, tuy nhiên được nghĩ rằng những phân tử cơ bạn dạng. Electron sở hữu lượng nhỏ nhất nhập group lepton (cũng như nhập group những phân tử đem điện) và thuộc sở hữu mới loại nhất của phân tử cơ bạn dạng.^[71] Thế hệ loại nhì và loại phụ thân bao hàm những lepton đem năng lượng điện, phân tử muon và tau, bọn chúng có mức giá trị năng lượng điện, spin và nhập cuộc tương tác như là với của electron, tuy nhiên sở hữu lượng to hơn. Lepton không giống đối với những bộ phận cơ bạn dạng không giống của vật hóa học, phân tử quark, Khi lepton ko nhập cuộc nhập tương tác mạnh. Tất cả những member nhập group lepton đều là fermion, cũng chính vì bọn chúng đều sở hữu spin cung cấp nguyên; electron sở hữu spin 1/2.^[72]

Các đặc thù cơ bản[sửa | sửa mã nguồn]

Khối lượng không thay đổi (khối lượng nghỉ) của electron xấp xỉ bởi vì 9,109 × 10⁻³¹ kilogram,^[73] hoặc 5,489 × 10⁻⁴ đơn vị lượng vẹn toàn tử. Trên hạ tầng của nguyên tắc sự tương tự khối lượng−năng lượng của Einstein, lượng này ứng với nút tích điện ngủ 0,511 MeV. Tỷ số thân thích lượng của một proton đối với của electron bởi vì khoảng tầm 1836.^[12][74] Các đo lường thiên văn đã cho chúng ta biết tỷ số lượng proton bên trên lượng electron vẫn không thay đổi ko thay đổi, như được Dự kiến bởi vì Mô hình Chuẩn, nhập thời hạn tối thiểu bởi vì 1/2 tuổi hạc của ngoài hành tinh.^[75]

Electron sở hữu năng lượng điện bởi vì −1,602176634 × 10⁻¹⁹ coulomb,^[73] một độ quý hiếm và đã được dùng thực hiện đơn vị chức năng năng lượng điện chuẩn chỉnh cho những phân tử hạ vẹn toàn tử, và cũng khá được gọi là năng lượng điện cơ bạn dạng.^[76] Trong khoảng tầm số lượng giới hạn sai số thử nghiệm, độ quý hiếm năng lượng điện của electron bởi vì độ quý hiếm của proton tuy nhiên đem vệt ngược lại.^[77] Vì ký hiệu e được dùng mang đến năng lượng điện cơ bạn dạng, electron thông thường được ký hiệu là e^⁻
, với vệt trừ thể hiện tại mang đến năng lượng điện âm. Positron được ký hiệu e⁺
cũng chính vì nó sở hữu với mọi đặc thù với electron tuy nhiên đem năng lượng điện dương.^[72][73]

Electron sở hữu mômen động lượng nội bên trên hoặc spin 1/2.^[73] Do đặc thù này tuy nhiên electron thông thường được đánh giá những phân tử sở hữu spin-1/2.^[72] Những phân tử như thế có tính rộng lớn spin bởi vì √3/2 ħ,^{[78][gc 4]} trong những lúc thành quả đo kể từ hình chiếu của spin lên một trục ngẫu nhiên chỉ rất có thể bởi vì ±ħ/2. Ngoài spin, electron còn tồn tại mômen kể từ phía dọc từ trục spin của chính nó.^[73] Giá trị mômen kể từ electron xấp xỉ bởi vì một Bohr magneton,^{[79][gc 5]} là hằng số cơ vật lý bởi vì 9,27400915(23) × 10⁻²⁴ joule bên trên tesla.^[73] Hướng của spin đối với vị trí hướng của mômen động lượng electron xác lập lên đặc thù của những phân tử cơ bạn dạng được nghe biết là tính xoắn (helicity).^[80]

Electron không tồn tại cấu tạo con cái tiếp tục biết,^[1][81] nên nó thông thường được xem như là một phân tử điểm, hoặc ví dụ là một trong những năng lượng điện điểm không tồn tại không khí nhập.^[11] Quan sát electron đơn lẻ nhập bẫy Penning khêu ý rằng số lượng giới hạn bên trên của nửa đường kính của chính nó bởi vì 10⁻²² mét.^[82] Giá trị số lượng giới hạn bên trên của nửa đường kính electron bởi vì 10⁻¹⁸ mét^[83] rất có thể dẫn đi ra kể từ nguyên tắc biến động kết phù hợp với tích điện. Dường như, còn tồn tại một hằng số cơ vật lý gọi là "bán kính electron cổ điển", với độ quý hiếm là 2,8179 × 10⁻¹⁵ m, to hơn thật nhiều nửa đường kính của proton. Tuy nhiên, độ quý hiếm này được mò mẫm kể từ những luật lệ tính giản dị và đơn giản tuy nhiên bỏ lỡ những cảm giác của cơ học tập lượng tử; nhập thực tiễn, độ quý hiếm nửa đường kính electron truyền thống không tồn tại nhiều chân thành và ý nghĩa Khi nói đến cấu tạo cơ bạn dạng bên phía trong của electron.^{[84][85][gc 6]}

Có những phân tử cơ bạn dạng không giống tự động hóa phân tan trở nên những phân tử nhẹ nhàng hơn. Ví dụ mang đến muon, nó sở hữu thời hạn sinh sống tầm 2,2 × 10⁻⁶ giây, và phân tan trở nên một electron, một neutrino muon và một phản neutrino electron. Hạt electron, mặt mũi không giống, theo đòi lý thuyết được nghĩ rằng phân tử bền: electron là phân tử sở hữu lượng nhỏ nhất với năng lượng điện không giống 0, bởi vậy sự phân tan của chính nó tiếp tục vi phạm toan luật bảo toàn năng lượng điện.^[86] Thực nghiệm xác lập số lượng giới hạn bên dưới của thời hạn sinh sống của electron là 6,6 × 10²⁸ năm, ở tầm mức 90% uy tín.^[8][87][88]

Các tính quality tử[sửa | sửa mã nguồn]

Như từng phân tử không giống, những electron sở hữu hành xử giống như những sóng. Đặc đặc điểm này được gọi là lưỡng tính sóng–hạt và được minh chứng bởi vì thử nghiệm phú bôi nhì khe.

Bản hóa học sóng của electron được cho phép nó trải qua nhì khe tuy vậy song một cơ hội bên cạnh đó, rộng lớn là có một khe ở 1 thời điểm như so với tình huống của phân tử. Trong cơ học tập lượng tử, đặc thù sóng của một phân tử được mô tả bởi vì toán học tập bên dưới dạng hàm độ quý hiếm phức, hoặc hàm sóng, thông thường được ký hiệu bởi vì vần âm Hy Lạp psi (ψ). Khi tính bình phương độ quý hiếm vô cùng của hàm này, tiếp tục mang đến phần trăm để ý được một phân tử ở một địa điểm mang đến trước—hay đó là tỷ lệ phần trăm.^{[89]:162–218}

Electron là những phân tử hệt nhau cũng chính vì ko thể phân biệt được bọn chúng dựa vào những đặc thù cơ vật lý nội bên trên của phân tử. Trong cơ học tập lượng tử, điều này tức là một cặp electron tương tác rất có thể thay đổi điểm lẫn nhau tuy nhiên ko thực hiện thay cho thay đổi hiện trạng để ý được của hệ. Hàm sóng của những fermion, bao hàm electron, là hàm phản xứng, đồng nghĩa với việc nó thay cho thay đổi vệt Khi nhì electron trao thay đổi vị trí mang đến nhau; hoặc, ψ(r₁, r₂) = −ψ(r₂, r₁), với những biến đổi r₁ và r₂ ứng với electron loại nhất và loại nhì. Vì độ quý hiếm vô cùng bất biến Khi nhì phân tử thay đổi điểm lẫn nhau, điều này ứng với phần trăm của nhì sự khiếu nại là cân nhau. trái lại, phân tử boson, như photon, lại sở hữu hàm sóng đối xứng.^{[89]:162–218}

Trong tình huống phản xứng, những nghiệm của phương trình sóng cho những electron tương tác tiếp tục mang đến phần trăm bởi vì 0 so với từng cặp rung rinh và một địa điểm hoặc hiện trạng. Kết trái ngược này ứng với nguyên tắc loại trừ Pauli, tuyên bố rằng ko thể sở hữu nhì electron rung rinh và một hiện trạng lượng tử. Nguyên lý này lý giải mang đến nhiều đặc thù của những electron chất hóa học. Ví dụ, nó thực hiện mang đến group những electron link rung rinh những orbital không giống nhau nhập một vẹn toàn tử, rộng lớn là xen kẹt cho nhau nhập và một orbital.^{[89]:162–218}

Hạt ảo[sửa | sửa mã nguồn]

Trong một tranh ảnh giản dị và đơn giản, từng photon song khi được đánh giá như thể tổng hợp của một phân tử electron ảo với phản phân tử ảo của chính nó, positron ảo, tuy nhiên bọn chúng nhanh gọn lẹ diệt cho nhau Khi vừa vặn mới mẻ sinh đi ra nhập một thời hạn rất rất ngắn ngủi.^[90] Sự phối kết hợp của biến đổi thiên tích điện quan trọng nhằm sinh đi ra những phân tử này, và khoảng tầm thời hạn nhập cơ bọn chúng tồn bên trên, cần nằm trong ngưỡng gật đầu được tuân theo đòi nguyên tắc biến động Heisenberg, ΔE · Δt ≥ ħ. Để vừa lòng nguyên tắc này, tích điện quan trọng nhằm sinh đi ra những phân tử ảo này, ΔE, rất có thể được "mượn" kể từ chân ko nhập một khoảng tầm thời hạn, Δt, sao mang đến tích của bọn chúng ko được to hơn hằng số Planck thu gọn gàng, ħ ≈ 6,6 ×10⁻¹⁶ eV·s. Do vậy, so với một electron ảo, Δt lớn số 1 bởi vì 1,3 × 10⁻²¹ s.^[91] (nghĩa là nếu như cặp electron ảo−positron ảo mượn tích điện ΔE kể từ chân ko lượng tử thì cần trả lại tích điện này mang đến chân ko sau tối nhiều một khoảng tầm thời hạn Δt sao mang đến ΔE · Δt ≤ ħ)

Khi một cặp electron–positron ảo đang được tồn bên trên, lực tĩnh năng lượng điện Coulomb kể từ năng lượng điện ngôi trường tức thời xung xung quanh phân tử electron tiếp tục thực hiện hít phân tử positron về phía electron gốc lúc đầu, trong những lúc electron được sinh đi ra chịu đựng một lực đẩy. Hiệu ứng này đó là sự phân rất rất chân ko. Về mặt mũi cảm giác, chân ko hành xử như 1 môi trường xung quanh sở hữu dielectric permittivity to hơn 1 đơn vị chức năng. Do vậy năng lượng điện hiệu quả của một electron thực sự nhỏ rộng lớn độ quý hiếm thực của chính nó, và năng lượng điện hạn chế dần dần Khi khoảng cách tăng dần dần tính kể từ electron.^[92][93] Sự phân rất rất này và đã được xác nhận bởi vì thực nghiệm nhập năm 1997 bên trên máy vận tốc phân tử TRISTAN ở Nhật Bản.^[94] Các phân tử ảo cũng đưa đến cảm giác lá chắn đáng chú ý mang đến lượng của electron.^[95]

Xem thêm: Hàm IF là gì? Hướng dẫn cách sử dụng hàm IF trong Excel

Tương tác với những phân tử ảo cũng lý giải sự sai chênh chếch nhỏ (khoảng 0,1%) về độ quý hiếm của mômen kể từ nội bên trên của electron đối với magneton Bohr (sai chênh chếch này được gọi là mômen kể từ dị thông thường của electron).^[79][96] Sự khớp đúng mực tuyệt hảo thân thích độ quý hiếm đo lường và tính toán bên trên lý thuyết và độ quý hiếm đo được bởi vì thực nghiệm của mômen kể từ dị thông thường electron được xem như là một trong mỗi trở nên tựu cần thiết nhất của năng lượng điện động lực học tập lượng tử.^[97]

Nghịch lý nhập cơ vật lý truyền thống về phân tử điểm electron lại sở hữu mômen góc spin và mômen kể từ nội bên trên rất có thể được giải quyết và xử lý bởi vì sự tạo hình của những cặp phân tử photon ảo nhập năng lượng điện trường thọ bởi vì electron. Các photon ảo này (đến lượt lại sinh đi ra những cặp electron−positron ảo khác) thực hiện mang đến electron luôn luôn dịch gửi xung xung quanh địa điểm của chính nó (còn gọi là zitterbewegung),^[98] tuy nhiên tổ hợp lại trở nên một hoạt động tròn trặn với cảm giác tiến bộ động. Chuyển động này đưa đến cả spin và mômen kể từ của electron.^[11][99] Trong vẹn toàn tử, sự sinh những cặp phân tử photon ảo chung lý giải cảm giác dịch gửi Lamb như tiếp tục để ý thấy ở những vạch quang đãng phổ.^[92]

Tương tác[sửa | sửa mã nguồn]

Electron sinh đi ra kể từ ngôi trường đưa đến lực hít lên phân tử đem năng lượng điện dương, như proton, và lực đưa lên phân tử đem năng lượng điện âm. Cường phỏng của lực này nhập năng lượng điện động lực học tập cổ năng lượng điện được xác lập bởi vì toan luật nghịch ngợm hòn đảo bình phương Coulomb.^{[100]:58–61} Khi một electron đang được nhập hoạt động, nó đưa đến một kể từ ngôi trường xung quanh.^[89]:140 Định luật Ampère-Maxwell cho biết thêm côn trùng contact thân thích kể từ ngôi trường và hoạt động của dòng sản phẩm những electron (dòng điện) ứng với người xem. Tính hóa học chạm màn hình này hỗ trợ một kể từ ngôi trường đường dẫn động thực hiện xoay mô tơ năng lượng điện.^[101] Trường năng lượng điện kể từ của một phân tử đem năng lượng điện ngẫu nhiên đang được nhập hoạt động được mô tả bởi vậy Liénard–Wiechert, thế này trúng cho tất cả tình huống phân tử hoạt động với véc tơ vận tốc tức thời sát bởi vì vận tốc độ sáng (hay véc tơ vận tốc tức thời kha khá tính).^{[100]:429–434}

Khi một electron hoạt động nhập kể từ ngôi trường, nó chịu đựng tính năng của lực Lorentz tác dụng theo đòi phương vuông góc với mặt mũi phẳng phiu xác lập bởi vì vectơ kể từ ngôi trường và vectơ véc tơ vận tốc tức thời của electron. Lực hướng trọng tâm thực hiện mang đến electron hoạt động bên trên một hành trình xoắn ốc nhập kể từ ngôi trường với nửa đường kính Larmor. Sự vận tốc kể từ hoạt động theo đòi lối cong ghềnh này thực hiện chạm màn hình electron vạc đi ra tích điện bên dưới dạng phản xạ nhất quán.^{[89]:160[102][gc 7]} Năng lượng phản xạ này thực hiện hãm electron, hoặc hay còn gọi là lực Abraham–Lorentz–Dirac, đưa đến ma mãnh sát thực hiện chậm trễ hoạt động của electron. Lực này cũng tạo ra tác dụng ngược (back-reaction) lên năng lượng điện kể từ ngôi trường của chủ yếu electron.^[103]

Trong năng lượng điện động lực học tập lượng tử photon là phân tử truyền đạt tương tác năng lượng điện từ nửa những phân tử. Một electron đơn lẻ hoạt động với véc tơ vận tốc tức thời đều ko thể vạc đi ra hoặc hít vào một photon thực; tự tiếp tục vi phạm toan luật bảo toàn tích điện và động lượng. Mặt không giống, những photon ảo rất có thể truyền động lượng thân thích nhì phân tử đem năng lượng điện. Sự trao thay đổi này của những photon ảo, ví dụ, thực hiện đưa đến lực Coulomb.^[104] Bức xạ tích điện xuất hiện tại Khi một electron hoạt động bị thực hiện chênh chếch hành trình khiến cho bởi vì năng lượng điện ngôi trường của một phân tử đem năng lượng điện không giống, như proton. Sự vận tốc của electron thực hiện vạc đi ra phản xạ Bremsstrahlung.^[105]

Một photon (ánh sáng) va vấp vấp phi đàn hồi với cùng một electron (tự do) được gọi là giã xạ Compton. Kết trái ngược của va vấp vấp này là động lượng và tích điện được truyền qua loa Một trong những phân tử, thực hiện thay cho thay đổi bước sóng của photon bởi vì một lượng được gọi là dịch gửi Compton.^{[gc 8]} Độ dịch gửi lớn số 1 của bước sóng bởi vì h/m_ec, hoặc hay còn gọi là bước sóng Compton.^[106] Đối với cùng một electron, nó có mức giá trị bởi vì 2,43 × 10⁻¹² m.^[73] Khi bước sóng của độ sáng là nhiều năm (ví dụ bước sóng của độ sáng khả loài kiến bởi vì 0,4–0,7 μm) sự dịch gửi bước sóng rất có thể bỏ lỡ được. Trong tình huống này, tương tác thân thích độ sáng và electron tự tại được gọi là giã xạ Thomson hoặc giã xạ Thomson tuyến tính.^[107]

Độ mạnh kha khá của tương tác năng lượng điện từ nửa nhì phân tử năng lượng điện, ví dụ điển hình thân thích một electron và một proton, được xác lập bởi vì hằng số cấu tạo tế vi. Đây là đại lượng ko loại vẹn toàn tạo hình dựa vào tỉ số của nhì dạng năng lượng: tích điện tĩnh năng lượng điện của lực hít (hoặc đẩy) ở khoảng cách bởi vì một chuyến bước sóng Compton, và tích điện ngủ của những phân tử đem năng lượng điện. Nó có mức giá trị bởi vì α ≈ 7,297353 × 10⁻³, hoặc xấp xỉ bởi vì 1/137.^[73]

Khi electron và positron va vấp vấp, bọn chúng diệt cho nhau, thực hiện vạc đi ra nhì hoặc phụ thân photon tia gamma. Nếu electron và positron sở hữu động lượng bỏ lỡ được, va vấp vấp rất có thể hình lên vẹn toàn tử positronium trước lúc nhì phân tử diệt cho nhau nhằm hình đi ra những photon sở hữu tổng tích điện 1,022 MeV.^[108][109] Mặt không giống, một photon tích điện cao rất có thể biến hóa trở nên cặp electron và positron bởi vì quy trình sinh cặp (pair production), tuy nhiên chỉ nhập sự xuất hiện của một phân tử năng lượng điện sát nó, như 1 phân tử nhân ví dụ điển hình.^[110][111]

Trong lý thuyết tương tác năng lượng điện yếu ớt, bộ phận hàm sóng phía phía trái (chiral) của electron tạo nên trở nên cặp đôi isospin yếu ớt với neutrio electron. Điều này còn có nghĩa rằng nhập tương tác yếu ớt, neutrino electron hành xử giống như những electron. Mỗi loại phân tử của cặp đôi này (doublet) rất có thể nhập cuộc nhập tương tác dòng sản phẩm tích (charged current) bằng phương pháp vạc đi ra hoặc hít vào một boson W và biến hóa thanh lịch trở nên phân tử cơ. Điện tích được bảo toàn nhập quy trình này cũng chính vì boson W cũng đem năng lượng điện, thực hiện mang đến tổng năng lượng điện của quy trình biến hóa là bất biến. Các tương tác dòng sản phẩm tích phụ trách mang đến hiện tượng kỳ lạ phân tan beta nhập một vẹn toàn tử phóng xạ. Cả electron và neutrino electron rất có thể nhập cuộc nhập tương tác dòng sản phẩm hòa hợp (neutral current interaction) trải qua sự trao thay đổi một boson Z^⁰
, và phụ trách mang đến giã xạ đàn hồi neutrino−electron.^[112]

Nguyên tử và phân tử[sửa | sửa mã nguồn]

Một electron rất có thể liên kết với phân tử nhân của một vẹn toàn tử bởi vì lực hít Coulomb. Một hệ sở hữu một hoặc nhiều electron link với cùng một phân tử nhân được gọi là một trong những vẹn toàn tử. Nếu số electron không giống với số năng lượng điện của phân tử nhân, vẹn toàn tử này được gọi là một trong những ion. Hành xử dạng sóng của một electron link được mô tả bởi vì một hàm sóng gọi là orbital vẹn toàn tử. Mỗi orbital đặc thù bởi vì những con số tử như nút tích điện, mômen động lượng và hình chiếu của mômen góc, và chỉ mất những orbital tách rốc tồn bên trên xung xung quanh phân tử nhân. Theo nguyên tắc loại trừ Pauli từng orbital rất có thể rung rinh lưu giữ bởi vì tối nhiều nhì electron, và bọn chúng cần sở hữu con số tử spin không giống nhau.

Electron rất có thể nhảy thanh lịch những orbital không giống nhau trải qua sự hít vào hoặc vạc đi ra photon sở hữu tích điện bởi vì hiệu thân thích nhì nút tích điện cơ.^[113] Các cách thức không giống thực hiện electron gửi thanh lịch orbital không giống bao hàm sự va vấp vấp của chính nó với phân tử không giống, giống như những electron, và nhờ cảm giác Auger.^[114] Để bay thoát khỏi vẹn toàn tử, tích điện của electron cần tăng và to hơn tích điện link với vẹn toàn tử. Như vậy xẩy ra, ví dụ, như ở cảm giác quang đãng năng lượng điện, Khi một photon cho tới va vấp vấp sở hữu tích điện to hơn tích điện ion hóa vẹn toàn tử và bị electron hít vào.^[115]

Mômen góc orbital của electron bị lượng tử hóa. Bởi electron đem năng lượng điện, nó sở hữu một mômen kể từ orbital tỷ trọng với mômen góc. Tổng mômen kể từ của một vẹn toàn tử bởi vì tổng vec tơ của tế bào men kể từ spin và mômen kể từ orbital của toàn bộ những electron và phân tử nhân. Mômen kể từ của phân tử nhân là nhỏ đối với của những electron. Mômen kể từ của những electron rung rinh lưu giữ và một orbital (còn gọi là cặp electron) triệt tiêu xài cho nhau.^[116]

Liên kết chất hóa học Một trong những vẹn toàn tử đó là tương tác năng lượng điện từ nửa bọn chúng, như mô tả bởi vì những toan luật của cơ học tập lượng tử.^[117] Liên kết vượt trội nhất tạo hình bởi vì share hoặc cho/nhận những electron Một trong những vẹn toàn tử, dẫn theo tạo hình lên những phân tử.^[14] Mé nhập một phân tử, những electron hoạt động bên dưới tác động của một vài ba phân tử nhân, và rung rinh lưu giữ những orbital phân tử; tương tự như bọn chúng rung rinh lưu giữ những orbital nhập một vẹn toàn tử xa lánh.^[118] Một nguyên tố cơ bạn dạng trong số cấu tạo phân tử cơ là việc tồn bên trên những cặp electron. Đây là những electron sở hữu spin ngược nhau, được cho phép bọn chúng rất có thể rung rinh lưu giữ và một orbital phân tử tuy nhiên ko vi phạm nguyên tắc loại trừ Pauli (tương tự động như ở vẹn toàn tử). Các orbital phân tử không giống nhau sở hữu phân bổ tỷ lệ electron theo đòi không khí không giống nhau. Ví dụ, ở những cặp electron link (nghĩa là những cặp thực sự link những vẹn toàn tử với nhau) rất có thể được nhìn thấy với phần trăm cực to nằm ở vị trí vùng thể tích kha khá nhỏ Một trong những phân tử nhân. trái lại, ở những cặp electron ko link bọn chúng phân bổ nhập thể tích to hơn xung quanh phân tử nhân.^[119]

Dẫn điện[sửa | sửa mã nguồn]

Nếu một vật thể có tương đối nhiều hoặc thấp hơn lượng electron quan trọng nhằm cân đối với năng lượng điện dương của phân tử nhân vẹn toàn tử, thì tổng thể vật cơ khái niệm năng lượng điện. Khi sở hữu nhiều hơn nữa electron, vật cơ đem năng lượng điện âm. Khi sở hữu không nhiều electron rộng lớn con số proton nhập phân tử nhân vẹn toàn tử, vật đem năng lượng điện dương. Khi số electron và proton cân nhau, năng lượng điện của bọn chúng diệt cho nhau và vật thể ở hiện trạng cân đối năng lượng điện (hay trung hòa). Nhờ tác dụng cọ xát rất có thể thực hiện vật thể mô hình lớn đem năng lượng điện trải qua cảm giác năng lượng điện ma mãnh sát (triboelectric effect).^[123]

Các electron song lập hoạt động nhập chân ko được gọi là những electron tự do. Các electron nhập sắt kẽm kim loại cũng hành xử như bọn chúng hoạt động tự tại. Thực sự thì những phân tử được gọi là những electron nhập sắt kẽm kim loại và những thể rắn không giống là những giả-electron—giả phân tử, tuy nhiên sở hữu nằm trong năng lượng điện, spin, và mômen kể từ giống như những electron thực sự tuy nhiên sở hữu lượng không giống với nó.^[124] Khi những electron tự động do—trong chân ko láo nháo kim loại—chuyển động, bọn chúng đưa đến một dòng sản phẩm màng lưới năng lượng điện được gọi là loại năng lượng điện, kể từ cơ đưa đến một kể từ ngôi trường. Giống như 1 dòng sản phẩm năng lượng điện rất có thể được sinh đi ra kể từ sự thay cho thay đổi của một kể từ ngôi trường. Những tương tác và quan hệ này được mô tả bởi vì phương trình Maxwell.^[125]

Ở từng sức nóng phỏng chắc chắn, từng vật tư sở hữu một phỏng dẫn năng lượng điện tác động cho tới độ quý hiếm của dòng sản phẩm năng lượng điện Khi áp vào trong 1 năng lượng điện thế. Những vật dẫn năng lượng điện chất lượng tốt bao hàm sắt kẽm kim loại như đồng và vàng, trong những lúc thủy tinh nghịch và Teflon lại dẫn năng lượng điện tầm thường. Tại ngẫu nhiên vật tư cơ hội năng lượng điện nào là, những electron vẫn dính vào những vẹn toàn tử và vật tư sở hữu đặc thù như là một trong những hóa học cơ hội năng lượng điện. Hầu không còn những hóa học cung cấp dẫn sở hữu cường độ dẫn năng lượng điện biến hóa kể từ phạm vi dẫn năng lượng điện rất tốt cho tới cơ hội năng lượng điện trọn vẹn.^[126] Mặt không giống, những sắt kẽm kim loại sở hữu cấu tạo dải năng lượng điện tử chứa chấp những vùng tích điện được lấp chan chứa một trong những phần bởi vì electron. Sự xuất hiện của những vùng tích điện này được cho phép những electron nhập sắt kẽm kim loại hành xử như bọn chúng được tự tại hoặc gọi là những electron phi toan xứ (delocalized electrons). Những electron ko link với cùng một vẹn toàn tử chắc chắn, vậy nên Khi vận dụng một năng lượng điện ngôi trường, bọn chúng hoạt động tự tại như 1 hóa học khí (được gọi là khí Fermi)^[127] trải qua vật tư như là giống như những electron tự tại.

Bởi vì như thế sở hữu sự va vấp vấp Một trong những electron với những vẹn toàn tử, véc tơ vận tốc tức thời trôi của những electron nhập một vật dẫn có tính rộng lớn cỡ vài ba milimét bên trên một giây. Tuy nhiên, tình huống sở hữu sự thay cho thay đổi dòng sản phẩm năng lượng điện từ 1 điểm nhập vật tư tạo ra sự thay cho thay đổi dòng sản phẩm năng lượng điện ở điểm không giống nhập vật tư, thì vận tốc Viral của cảm giác này, nổi bật bởi vì khoảng tầm 75% vận tốc độ sáng.^[128] Như vậy xẩy ra cũng chính vì tín hiệu năng lượng điện Viral như 1 sóng, với véc tơ vận tốc tức thời tùy thuộc vào hằng số năng lượng điện môi của vật tư.^[129]

Đa số sắt kẽm kim loại có tính dẫn sức nóng kha khá chất lượng tốt, đa số cũng chính vì những electron phi toan xứ vận gửi tích điện sức nóng tự tại Một trong những vẹn toàn tử. Tuy nhiên, không như sự dẫn năng lượng điện, sự dẫn sức nóng của một sắt kẽm kim loại gần như là song lập với sức nóng phỏng của vật tư. Như vậy và đã được tuyên bố bởi vì toan luật Wiedemann–Franz,^[127] bảo rằng tỉ số phỏng dẫn sức nóng bên trên phỏng dẫn năng lượng điện tỷ trọng thuận với sức nóng phỏng của vật tư. Sự mất mặt trật tự động bởi vì sức nóng nhập dàn tinh nghịch thể vẹn toàn tử sắt kẽm kim loại thực hiện tăng năng lượng điện trở của vật tư, đưa đến sự tùy thuộc vào sức nóng phỏng so với dòng sản phẩm năng lượng điện.^[130]

Khi thực hiện rét vật tư xuống bên dưới một nút gọi là sức nóng phỏng cho tới hạn, vật tư trải qua loa sự gửi trộn nhập cơ nó mất mặt trọn vẹn tính kháng năng lượng điện (điện trở) so với dòng sản phẩm năng lượng điện, hoặc đó là cảm giác siêu dẫn. Trong lý thuyết BCS, những cặp electron được gọi là cặp Cooper nhập hoạt động của bọn chúng bắt cặp với vẹn toàn tử sát đấy trải qua những xấp xỉ dàn vẹn toàn tử gọi là phonon, bởi vậy cặp Cooper tránh khỏi va vấp vấp với những vẹn toàn tử tuy nhiên thường đưa đến năng lượng điện trở.^[131] (Các cặp Cooper sở hữu nửa đường kính xấp xỉ bởi vì 100 nm, bởi vậy nếu như coi bọn chúng như sóng vật hóa học thì bọn chúng rất có thể ông chồng chập cho nhau.)^[132] Tuy nhiên, hình thức mang đến cảm giác siêu dẫn sức nóng phỏng cao ở một số trong những vật tư vẫn chưa xuất hiện lý thuyết lý giải thỏa xứng đáng.^[133]

Các electron bên phía trong vật dẫn, tuy nhiên chủ yếu bọn chúng cũng chính là những fake phân tử, khi để nhập sức nóng phỏng rất rất sát với phỏng ko vô cùng, rất có thể được phân đi ra trở nên phụ thân loại fake hạt: spinon, orbiton và holon. Hạt thứ nhất đem spin và mômen kể từ, phân tử tiếp theo sau đem địa điểm orbital của chính nó trong những lúc phân tử còn sót lại đem năng lượng điện.^{[134][135][136]}

Chuyển động và năng lượng[sửa | sửa mã nguồn]

Theo thuyết kha khá hẹp của Einstein, Khi vận tốc của một electron tiệm cận cho tới vận tốc độ sáng, người xem từ 1 hệ quy chiếu quán tính chủ quan tiếp tục đo được lượng kha khá tính của phân tử tạo thêm, bởi vậy làm cho nó càng khó khăn nhằm rất có thể vận tốc nó kể từ bên phía trong hệ quy chiếu của người xem. Tốc phỏng của một electron rất có thể tiếp cận cho tới, tuy nhiên ko khi nào bởi vì, vận tốc của độ sáng nhập chân ko, c. Tuy nhiên, Khi những electron kha khá tính—là những electron hoạt động với vận tốc sát bởi vì c—chuyển động nhập môi trường xung quanh năng lượng điện môi như nước, điểm véc tơ vận tốc tức thời độ sáng nhập nó nhỏ rất nhiều đối với c, những electron nhập môi trường xung quanh này rất có thể hoạt động nhanh chóng rộng lớn vận tốc độ sáng. Khi bọn chúng tương tác va vấp vấp với môi trường xung quanh, bọn chúng đưa đến một độ sáng nhạt nhẽo được gọi là phản xạ Cherenkov.^[137]

Các cảm giác nhập thuyết kha khá hẹp được mô tả dựa vào một đại lượng gọi là thông số Lorentz, được xác lập bởi vì với v là vận tốc của phân tử. Động năng K_e của một electron hoạt động với véc tơ vận tốc tức thời v bằng:

với m_e là lượng của electron. Ví dụ, ở máy vận tốc trực tiếp Stanford rất có thể vận tốc một electron cho tới động năng sát bởi vì 51 GeV.^[138] Vì một electron hành xử như dạng sóng, ở một véc tơ vận tốc tức thời ngẫu nhiên nó sở hữu một bước sóng de Broglie đặc thù. Cách sóng này được mang đến bởi vì λ_e = h/p với h là hằng số Planck và p là động lượng.^[53] Đối với electron sở hữu động năng 51 GeV phía trên, bước sóng de Broglie bởi vì 2,4 × 10⁻¹⁷ m, đầy đủ nhỏ nhằm mày mò những cấu tạo sở hữu độ dài rộng nhỏ rộng lớn kích thước của một phân tử nhân vẹn toàn tử.^[139]

Sự hình thành[sửa | sửa mã nguồn]

Lý thuyết Vụ Nổ Lớn là lý thuyết khoa học tập được gật đầu thoáng rộng lúc này mô tả những tiến độ lúc đầu của sự việc tiến bộ hóa của Vũ trụ.^[141] Tại những miligiây thứ nhất sau Vụ Nổ Lớn, sức nóng phỏng bên trên 10 tỷ kelvin và những photon sở hữu tích điện tầm bên trên một triệu electronvolt. Các photon này còn có đầy đủ tích điện tuy nhiên Khi tương tác cùng nhau rất có thể dẫn cho tới sự tạo hình cặp electron và positron. trái lại, những cặp positron−electron diệt cho nhau và vạc đi ra những photon tích điện cao:

γ + γ ↔ e⁺
+ e^⁻

Trạng thái cân đối Một trong những electron, positron và photon được giữ lại nhập xuyên suốt tiến độ này của sự việc tiến bộ hóa Vũ trụ. Khi 15 giây trôi qua loa, song, sức nóng phỏng của Vũ trụ thời điểm hiện nay hạ xuống bên dưới ngưỡng được cho phép tạo hình cặp phân tử electron−positron. Phần rộng lớn những electron và positron tồn bên trên diệt cho nhau, giải tỏa phản xạ gamma thực hiện Vũ trụ lạnh lẽo lên nhập một thời hạn ngắn ngủi.^[142]

Vì một nguyên do nào là cơ không được biết chắc hẳn rằng, nhập xuyên suốt quy trình diệt cặp sở hữu còn sót lại một số trong những lượng phân tử nhiều hơn nữa phản phân tử vật hóa học. Cụ thể là sở hữu dư đi ra 1 electron tồn bên trên trong những 1 tỷ cặp phân tử electron−positron. Số lượng dư còn sót lại này bởi vì với con số proton còn dư kể từ quy trình diệt cặp phân tử tương tự động proton và phản proton, nhập một ĐK được gọi là bất đối xứng baryon, điều này mang tới tổng năng lượng điện của toàn cỗ Vũ trụ gần như là bởi vì zero.^[143][144] Những proton và neutron còn dư lại chính thức nhập cuộc nhập những phản xạ với nhau—quá trình gọi là tổ hợp phân tử nhân, đưa đến những đồng vị của hydro và heli, và một không nhiều phân tử nhân lithi. Các phản xạ này đạt đỉnh điểm vào thời gian thời hạn ở sau năm phút.^[145] Bất kỳ neutron còn sót lại nào là tiếp tục trải qua loa phản xạ phân tan beta âm với nửa thời hạn sinh sống bởi vì khoảng tầm một ngàn giây, giải tỏa đi ra một proton và một electron,

n → p + e^⁻
+ ν
_e

Trong khoảng tầm 300.000–400.000 năm tiếp theo sau, lượng những phân tử electron còn sót lại sở hữu tích điện quá to nhằm rất có thể link nhập những phân tử nhân vẹn toàn tử.^[146] Giai đoạn tiếp theo sau là việc tái ngắt kếp ăn ý electron nhập phân tử nhân, khi đó những vẹn toàn tử hòa hợp được tạo hình và sự giãn nở của ngoài hành tinh thực hiện mang đến vật hóa học trở lên trên nhập xuyên suốt với phản xạ.^[147]

Gần một triệu năm tiếp theo Vụ Nổ Lớn, mới những ngôi sao 5 cánh thứ nhất chính thức tạo hình.^[147] Trong lòng một ngôi sao 5 cánh, dây chuyền sản xuất phản xạ tổ hợp phân tử nhân sao tạo ra những thành phầm nhập cơ sở hữu positron. Những phân tử phản vật hóa học này ngay lập tức ngay tắp lự diệt với những electron, giải tỏa tia gamma. Gộp nói chung con số phân tử electron bị hạn chế dần dần, và ứng con số phân tử neutron tạo thêm. Tuy nhiên, nhập quy trình tiến bộ hóa sao cũng tạo hình những thành phầm là những đồng vị phóng xạ. Các đồng vị này rất có thể tiếp sau đó trải qua loa phân tan beta trừ, vạc đi ra một electron và một phản neutrino kể từ phân tử nhân.^[148] Một ví dụ là đồng vị cobalt-60 (⁶⁰Co), tuy nhiên phân tan trở nên nickel-60 (⁶⁰Ni).^[149]

Cuối quy trình tiến bộ hóa của bọn chúng, một ngôi sao 5 cánh sở hữu lượng to hơn trăng tròn chuyến lượng Mặt Trời tiếp cận kết viên suy sụp thú vị muốn tạo trở nên một lỗ đen thui.^[150] Theo cơ vật lý truyền thống, mặt mũi trong mỗi ngôi sao 5 cánh lượng rộng lớn này xuất hiện tại lực hít thú vị đầy đủ mạnh nhằm ngăn ngẫu nhiên cái gì, cho dù là phản xạ năng lượng điện kể từ, bay thoát khỏi nửa đường kính Schwarzschild. Tuy nhiên, những cảm giác của cơ học tập lượng tử được cho phép sở hữu kĩ năng tồn bên trên phản xạ Hawking ở phạm vi khoảng cách này. Các electron (và positron) được nghĩ rằng đưa đến ở chân mây sự khiếu nại của những tàn tích sao.

Khi một cặp phân tử ảo (như bao gồm một electron và một positron) được đưa đến bên trên biên thuỳ của chân mây sự khiếu nại, sự phân bổ tình cờ nhập địa điểm của phân tử rất có thể thực hiện mang đến một trong những nhì phân tử nằm ở vị trí bên phía trong chân mây sự kiện; tuy nhiên quy trình này được gọi là việc xuyên hầm lượng tử. Thế năng thú vị của lỗ đen thui rất có thể cấp cho tích điện nhằm biến đổi một phân tử ảo ở phía bên ngoài chân mây sự khiếu nại phát triển thành một phân tử thực, được cho phép nó nhảy phóng đi ra nhập không khí.^[151] Đổi lại, phân tử còn sót lại của cặp đem tích điện âm và rơi về vùng lạ mắt lỗ đen thui, dẫn theo tổng số khối lượng−năng lượng của lỗ đen thui bị giảm xuống. Tốc phỏng phản xạ Hawking tăng tiến bộ Khi lượng lỗ đen thui hạn chế dần dần, thực hiện mang đến lỗ đen thui bốc tương đối và ở đầu cuối là tiếng nổ.^[152]

Tia ngoài hành tinh là những phân tử hoạt động nhập không khí với tích điện cao. Các sự khiếu nại tích điện cao cho tới cỡ 3,0 × 10²⁰ eV và đã được ghi nhận.^[153] Khi những phân tử này va vấp vấp với những nucleon nhập khí quyển Trái Đất, một trận mưa những phân tử được đưa đến, bao hàm những pion.^[154] Hơn 1/2 phản xạ ngoài hành tinh được để ý bên trên mặt phẳng Trái Đất sở hữu chứa chấp những muon. Muon là một trong những phân tử loại lepton tạo hình bên trên thượng tằng khí quyển sau quy trình phân tan của một pion.

π^⁻
→ μ^⁻
+ ν
_μ

Đến lượt muon, nó rất có thể phân tan trở nên electron hoặc positron.^[155]

μ^⁻
→ e^⁻
+ ν
_e + ν
_μ

Quan sát[sửa | sửa mã nguồn]

Quan sát electron kể từ xa thẳm yên cầu việc đo được tích điện phản xạ của bọn chúng. Ví dụ, nhập môi trường xung quanh tích điện cao như ở khoanh nhật hoa của một ngôi sao 5 cánh, những electron tự tại tạo nên trở nên hiện trạng plasma vạc đi ra tích điện bên dưới dạng phản xạ Bremsstrahlung. Khí electron rất có thể thể hiện xấp xỉ plasma, này đó là những sóng khiến cho bởi vì những biến hóa nhất quán nhập tỷ lệ electron, và những sóng này đưa đến vạc xạ tích điện rất có thể vạc hiện tại được nhờ để ý qua loa kính thiên văn vô tuyến.^[157]

Tần số của một photon tỷ trọng với tích điện của chính nó. Khi một electron link nhập vẹn toàn tử gửi hiện trạng Một trong những nút tích điện không giống nhau, nó hít vào hoặc vạc đi ra photon ở những tần số đặc thù. Ví dụ, Khi chiếu mối cung cấp phản xạ phổ liên tiếp nhập những vẹn toàn tử tiếp tục xuất hiện tại những vạch phổ hít vào đặc thù nhập quang đãng phổ của phản xạ bản năng. Mỗi yếu tắc hoặc phân tử thể hiện tại một tấm đặc thù những vạch quang đãng phổ, giống như những vạch quang đãng phổ hydro. Những luật lệ đo lường và thống kê quang đãng phổ về độ mạnh và chiều rộng của những vạch này được cho phép xác lập được bộ phận và đặc thù cơ vật lý của một hóa học cần thiết xác lập.^[158][159]

Trong ĐK của chống thử nghiệm, rất có thể để ý tương tác của từng electron đơn lẻ nhờ những máy vận tốc phân tử nhân, tuy nhiên được cho phép đo những đặc thù ví dụ như tích điện, spin và năng lượng điện.^[115] Nhờ sự trở nên tân tiến của những nghệ thuật bẫy ion như bẫy Paul và bẫy Penning được cho phép kìm hãm những phân tử đem năng lượng điện nhập nhân tiện tích đầy đủ nhỏ với thời hạn nhiều năm. Như vậy tiếp tục được cho phép đo lường và thống kê những đặc thù na ná thao tác lên những phân tử này. Ví dụ, bẫy Penning từng được phần mềm nhằm có một electron đơn lẻ nhập thời hạn 10 mon.^[160] Mômen kể từ của electron và đã được đo với phỏng đúng mực cho tới 11 chữ số thập phân tuy nhiên nhập năm 1980, phỏng đúng mực này còn to hơn phỏng đúng mực đo được của ngẫu nhiên những hằng số cơ vật lý không giống.^[161]

Bộ phim tự sướng thứ nhất về việc phân bổ tích điện của electron và đã được triển khai bởi vì một đội nhóm những căn nhà cơ vật lý bên trên Đại học tập Lund ở Thụy Điển nhập mon hai năm 2008. Họ tiếp tục dùng một xung nhịp độ sáng rất rất ngắn ngủi, hoặc gọi là những xung atto giây, được cho phép chuyến thứ nhất tự sướng được hoạt động của một electron.^[162][163]

Sự phân bổ của những electron nhập hóa học rắn rất có thể được thể hiện nhờ nghệ thuật chụp quang đãng phổ phản xạ phân giải góc (angle-resolved photoemission spectroscopy, ARPES). Kỹ thuật này phần mềm cảm giác quang đãng năng lượng điện nhằm đo hàm phân bổ không khí giàn tinh nghịch thể—một hàm toán học tập màn trình diễn đặc điểm cấu tạo tuần trả được vận dụng nhằm tư duy đi ra cấu tạo lúc đầu của tinh nghịch thể. ARPES được phần mềm nhằm xác kim chỉ nan, vận tốc và sự giã xạ của những electron bên phía trong vật tư.^[164]

Các phần mềm plasma[sửa | sửa mã nguồn]

Chùm hạt[sửa | sửa mã nguồn]

Trong technology và nghệ thuật, những chùm tia electron và đã được phần mềm nhằm triển khai hàn bởi vì chùm electron thân thích nhì loại vật tư.^[166] Chúng được cho phép tỷ lệ tích điện của chùm tia hàn lên đến mức 10⁷ W·cm⁻² được triệu tập nhập một hình nón tròn trặn 2 lần bán kính cỡ 0,1–1,3 mm tuy nhiên thường ko cần thiết yên cầu cần sở hữu lớp vật tư đệm loại 3. Kỹ thuật hàn này cần được triển khai nhập chân ko nhằm rời những electron va vấp vấp với cùng một ngôi trường khí xung xung quanh trước lúc bọn chúng cho tới được vật tư cần thiết hàn, và nó rất có thể được dùng nhằm nối những loại vật tư dẫn năng lượng điện tuy nhiên những giải pháp hàn không giống ko tương thích nhằm vận dụng.^[167][168]

Quang tự khắc chùm năng lượng điện tử (EBL) là cách thức tạo nên những cụ thể cung cấp dẫn ở tầm mức phân giải nhỏ rộng lớn 1 µm.^[169] Kỹ thuật này còn có giới hạn là giá tiền cao, vận tốc phát triển chậm trễ, rất cần được vận hành chùm năng lượng điện tử nhập môi trường xung quanh chân không đảm bảo và những electron sở hữu Xu thế giã xạ bên trên mặt phẳng vật tư. Độ phân giải tối nhiều của cách thức này vào thời gian 10 nm. Vì nguyên do này, EBL được phần mềm đa số mang đến phát triển một số trong những nhỏ những vi mạch chuyên nghiệp biệt.^[170]

Phương pháp xử lý chùm năng lượng điện tử (electron-beam processing, hoặc electron irradiation EBI) được phần mềm nhằm thực hiện thay cho thay đổi những đặc điểm của vật tư hoặc tiệt trùng nhập hắn học tập và đồ ăn thức uống bằng phương pháp chiếu chùm năng lượng điện tử nhập thành phầm.^[171] Chùm electron hóa lỏng hoặc thực hiện tan chảy thủy tinh nghịch tuy nhiên không khiến tăng nhiều sức nóng phỏng Khi triển khai chiếu với độ mạnh cao: ví dụ phản xạ electron mạnh tạo ra sự hạn chế phỏng nhớt ở nhiều bậc kích thước và thực hiện hạn chế từng bước tích điện hoạt hóa của chính nó.^[172]

Các máy vận tốc hành trình trực tiếp (linear particle accelerator) đưa đến những chùm electron mang đến chùm sáng sủa dùng để làm chữa trị những khối u bên trên mặt phẳng nhập điều trị phản xạ. Trị liệu năng lượng điện tử (electron therapy) rất có thể chữa trị những tổn thương ở domain authority như ung thư tế bào lòng cũng chính vì một chùm electron chỉ rất có thể xâm nhập xuống một phỏng sâu sắc chắc chắn trước lúc bị hít vào, thông thường là cho tới 5 cm so với electron sở hữu tích điện nhập phạm vi 5–20 MeV. Một chùm electron rất có thể được dùng phối phù hợp với chiếu xạ tia X nhập chữa trị dịch.^[173][174]

Các máy vận tốc phân tử dùng năng lượng điện ngôi trường nhằm đẩy những electron và phản phân tử của bọn chúng lên nút tích điện cao. Những phân tử này vạc đi ra phản xạ nhất quán Khi bọn chúng cất cánh qua loa kể từ ngôi trường. Cường phỏng của phản xạ nhất quán tùy thuộc vào phân rất rất spin của chùm electron—quá trình được gọi là cảm giác Sokolov–Ternov.^{[gc 9]} Các chùm electron phân rất rất được phần mềm trong tương đối nhiều thử nghiệm không giống nhau. Bức xạ synchrotron rất có thể dùng để làm non chùm electron với mục tiêu thực hiện hạn chế sự phân giã động lượng của chùm phân tử. Các chùm electron và positron được mang đến va vấp vấp cùng nhau nhập máy vận tốc Khi bọn chúng đạt mà đến mức tích điện yêu thương cầu; những máy dò thám phân tử (particle detector) để ý tích điện của phản xạ vạc đi ra, ghi lại những vấn đề và đặc thù cần thiết phân tích nhập cơ vật lý phân tử.^[175]

Chụp ảnh[sửa | sửa mã nguồn]

Nhiễu xạ electron tích điện thấp (Low-energy electron diffraction, LEED) là một trong những cách thức phun nhập vật tư sở hữu cấu tạo tinh nghịch thể bởi vì một chùm electron chuẩn chỉnh trực tiếp sau đó để ý hình hình họa nhiễu xạ chung xác lập lên cấu tạo của vật tư. Năng lượng yên cầu của những electron ở những chùm này trong tầm 20–200 eV.^[176] Kỹ thuật bản năng nhiễu xạ electron tích điện cao (reflection high-energy electron diffraction, RHEED) dùng sự bản năng của một chùm electron phun cho tới với tương đối nhiều góc hẹp không giống nhau nhằm phân tích đặc thù mặt phẳng của vật tư sở hữu cấu tạo tinh nghịch thể. Chùm tích điện thông thường ở trong tầm 8–20 keV và góc phun electron thông thường bởi vì 1–4°.^[177][178]

Kính hiển vi điển tử hoạt động và sinh hoạt dựa vào nguyên tắc triệu tập chùm electron vào trong 1 vật mẫu. Một số electron sau thời điểm va vấp vấp nhập vật mẫu thì bị thay cho thay đổi đặc điểm, như phía hoạt động, góc bản năng và trộn kha khá na ná tích điện bị giảm xuống. Các căn nhà hiển vi học tập ghi lại những thay cho thay đổi này kể từ chùm electron nhằm khởi tạo đi ra những tấm hình về vật mẫu.^[179] Trong độ sáng xanh lơ lam, những kín hiển vi quang đãng học tập thường thì sở hữu số lượng giới hạn nhiễu xạ phân giải ở độ dài rộng 200 nm.^[180] So sánh với kính hiển vi năng lượng điện tử, loại này bị số lượng giới hạn bởi vì bước sóng de Broglie của electron. Ví dụ, bước sóng này bởi vì 0,0037 nm so với những electron được vận tốc nhập năng lượng điện ngôi trường cỡ 100.000 volt.^[181] Kính hiển vi truyền năng lượng điện tử hiệu chỉnh quang đãng sai (Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope) sở hữu độ sắc nét bên dưới 0,05 nm, đầy đủ nhằm phân biệt được từng vẹn toàn tử.^[182] Khả năng này mang đến những ưu thế mang đến dùng kính hiển vi năng lượng điện tử nhập chống thử nghiệm để có thể chụp những tấm hình sở hữu độ sắc nét cao. Tuy nhiên, kính hiển vi năng lượng điện tử là những khí giới nhiều tiền và tốn không ít ngân sách hoạt động và sinh hoạt và gia hạn.

Xem thêm: Sau chuyển phôi chỉ được nằm yên có đúng không?

Có nhì loại kính hiển vi năng lượng điện tử: Loại truyền qua loa và loại quét dọn mặt phẳng. Kính hiển vi năng lượng điện tử truyền qua loa hoạt động và sinh hoạt tương tự như một máy chiếu, với cùng một chùm electron được mang đến chiếu thẳng qua một lúc vật tư tiếp sau đó nó được quy tụ bên trên phim âm bạn dạng hoặc cảm ứng CCD. Kính hiển vi năng lượng điện tử quét dọn mặt phẳng sử dụng chùm electron quét dọn lên mặt phẳng vật mẫu, tương tự như hiện trên TV screen ống, nhằm chiếm được tấm hình về nó. Độ phóng đại của nhì loại kính này nhập cỡ 100× cho tới một triệu. Kính hiển vi quét dọn xuyên hầm dùng cảm giác chui hầm lượng tử của electron kể từ mũi nhọn của một đầu dò thám sắt kẽm kim loại nhằm phân tích vật tư và đưa đến tấm hình mặt phẳng vật tư sở hữu độ sắc nét cao.^{[183][184][185]}

Các phần mềm khác[sửa | sửa mã nguồn]

Trong laser electron tự tại (FEL), một chùm electron kha khá tính trải qua sản phẩm những nam châm từ lưỡng rất rất (undulator) bị thay đổi phía luân phiên tự vị trí hướng của kể từ ngôi trường tạo nên bởi vì sản phẩm những nam châm từ này. Vì thay đổi phía luân phiên như thế nên những electron vạc đi ra phản xạ synchrotron một cơ hội uyển chuyển và đều đều, phản xạ được khuếch tán ở tần số nằm trong hưởng trọn. FEL rất có thể vạc đi ra phản xạ năng lượng điện kể từ với phỏng rọi cao nhập dải tần số rộng lớn, kể từ sóng vi phụ thân cho tới tia X mượt. Những khí giới này được dùng nhập phát triển, viễn thông, và trong số phần mềm hắn tế, như phẫu thuật những tế bào mượt.^[186]

Ống tia âm rất rất chứa chấp electron, tuy nhiên từng được dùng thông thường xuyên cho những screen hiển thị trên rất nhiều khí giới thử nghiệm, screen PC và máy truyền hình.^[187] Trong một đèn nhân quang đãng năng lượng điện, từng photon va vấp vấp cho tới âm rất rất quang đãng khởi đưa đến một luồng những electron nhằm tạo hình một xung dòng sản phẩm năng lượng điện tuy nhiên cỗ dò thám vạc hiện tại được.^[188] Ống năng lượng điện tử chân ko dùng luồng những electron nhằm thao tác lên tín hiệu năng lượng điện, và bọn chúng vào vai trò cần thiết nhập sự trở nên tân tiến của technology năng lượng điện tử. Tuy nhiên, thời buổi này bọn chúng đã biết thành thay cho thế bởi vì những khí giới cung cấp dẫn như transistor.^[189]

Xem thêm[sửa | sửa mã nguồn]

Ghi chú[sửa | sửa mã nguồn]

Tham khảo[sửa | sửa mã nguồn]

Liên kết ngoài[sửa | sửa mã nguồn]

• Tư liệu tương quan cho tới Electrons bên trên Wikimedia Commons
• Electron (subatomic particle) bên trên Encyclopædia Britannica (tiếng Anh)
• Điện tử bên trên Từ điển bách khoa Việt Nam
  • Tương tác năng lượng điện kể từ bên trên Từ điển bách khoa Việt Nam
  • Tương tác năng lượng điện - yếu ớt bên trên Từ điển bách khoa Việt Nam
• “The Discovery of the Electron”. American Institute of Physics, Center for History of Physics. Bản gốc tàng trữ ngày 16 mon 3 năm 2008. Truy cập ngày 3 mon 6 năm 2019.
• “Particle Data Group”. Đại học tập California.
• Bock, R.K.; Vasilescu, A. (1998). The Particle Detector BriefBook (ấn bạn dạng 14). Springer. ISBN 978-3-540-64120-9.
• Copeland, Ed. “Spherical Electron”. Sixty Symbols. Brady Haran dành riêng cho Đại học tập Nottingham.
• Yu. P.. Goncharov (21 mon 11 năm 2005). “Increase of the electron-positron Hawking radiation from Schwarzschild Đen holes by Dirac monopoles” (PDf). International Journal of Modern Physics. tr. 761–777. doi:10.1142/S0217751X04017616. Truy cập ngày 17 mon 8 năm 2021.