Elektrónová hmotnosť - malá cievka a cesty

Ak sa opýtate 100 ľudí, aby povedali aspoň tri známe elementárne častice, potom možno nie všetci budú mať meno všetkých troch, ale nikto nezabúda nazvať šampióna popularity - elektrón. Najmenší a najľahší medzi časticami nesúcimi náboj, všadeprítomný a ... bohužiaľ "negatívny", je súčasťou akejkoľvek látky na Zemi a to už si zaslúži zvláštny vzťah k nej. Názov častice vznikol v starovekom Grécku z gréckeho slova "amber" - materiálu, ktorý starci milovali kvôli svojej schopnosti pritiahnuť malé predmety. Potom, keď sa štúdium elektriny dostalo do väčšej miery, termín "elektrón" začal znamenať nedeliteľnú a teda aj najmenšiu jednotku náboja.

Večný život elektrónu ako neoddeliteľnej súčasti hmoty bol predstavený skupinou fyzikov, ktorú viedol JJ Thomson. V roku 1897 vyšetrovali katódové lúče a určili, ako sa elektrónová hmotnosť vzťahuje na jeho náboj, a zistil, že tento pomer nezávisí od katódového materiálu. Ďalším krokom v pochopení povahy elektrónu bol Becquerel v roku 1900. Vo svojom experimente sa ukázalo, že beta žiarenie rádia sa tiež odchyľujú v elektrickom poli a ich pomer hmotnosť k náboju je rovnaký ako katódové lúče. To sa stalo nesporným dôkazom toho, že elektrón je "nezávislý kúsok" atómu akejkoľvek látky. A potom v roku 1909 Robert Milliken v experimente s kvapkami oleja, ktorý padol do elektrického poľa, dokázal merať elektrickú silu vyvažujúcu gravitačnú silu. Súčasne sa stala známa hodnota elementárneho. Najmenej, poplatok:

Eo = - 1,602176487 (49) * 10 až 19 Cl.

To stačilo na výpočet hmotnosti elektrónu:

Me = 9,109,38215 (15) * 10-31 kg.

Zdá sa, že teraz je poriadok, všetko je za sebou, ale to bol len začiatok dlhej cesty poznávania povahy elektrónu.

Dlhoročná dvojzložková esencia elektrónu bola nepohyblivou fyzikou: jej kvantovo-mechanické vlastnosti ukázali na časticu a pri pokusoch o interferencii elektrónových lúčov na paralelné štrbiny sa vlnová povaha prejavovala. Okamžik pravdy prišiel v roku 1924, kedy najprv Louis de Broglie obdaril všetok materiál a elektrón aj s vlnami pomenovanými jeho menom a o tri roky neskôr Pauli dokončil formáciu počiatočných koncepcií kvantovej mechaniky, ktoré opisujú kvantovú povahu častíc. Potom prišiel obrat Erwina Schrodingera a Paula Diraca - navzájom sa dopĺňali, našli rovnice pre opis podstaty elektrónu, v ktorom sa elektrónová hmotnosť a konstanta Plancka, kvantové veličiny, odrážali vo vlnových charakteristikách - frekvencii a vlnovej dĺžke.

Samozrejme, takáto duplicita elementárnej častice mala ďalekosiahle dôsledky. Postupom času sa ukázalo, že vlastnosti voľného elektrónu mimo hmoty (ako napríklad katódové žiarenie) nie sú to isté ako elektrón vo forme elektrického prúdu v kryštáli. Voľný elektrón je jeho hmotnosť známa ako "zvyšková hmotnosť elektrónu". Fyzická povaha rozdielu v hmotnostiach elektrónov za rôznych podmienok vyplýva zo skutočnosti, že ich energia závisí od nasýtenia magnetického poľa priestoru, v ktorom sa pohybuje. Hlbšie "demontáže" ukazujú, že veľkosť magnetického poľa elektrónov pohybujúcich sa vo vodiči, presnejšie tok prúdu v hmotu, nezávisí od veľkosti náboja súčasných nosičov, ale od ich hmotnosti. Ale na druhej strane špecifická energia magnetického poľa sa rovná hustote kinetickej energie pohyblivých nábojov a rast tejto energie je v skutočnosti ekvivalentný zvýšenému množstvu nosičov nábojov, ktoré sa nazývajú "účinná hmotnosť elektrónu". Analyticky sa stanovilo, že je väčšia ako hmotnosť voľného elektrónu v čase / 2λ, kde a je vzdialenosť medzi rovinami ohraničujúcimi vodič a λ je hĺbka vrstvy kože magnetického poľa.

V základnej fyzike častíc je hmotnosť elektrónu jednou z referenčných konštánt. Biografia elektrónu nekončila - štúdie sú vždy relevantné a v dopyte, kde je nevyhnutným účastníkom. Je už dlho jasné, že hoci je malý, elementárny a vesmír bez neho - ani jeden krok.