Elektrická hmota - malá cívka a silnice

Pokud se zeptáte 100 lidí, aby říkali alespoň tři známé elementární částice, pak možná ne všechny budou jmenovat všechny tři, ale nikdo nezapomene volat šampióna popularity - elektronu. Nejmenší a nejlehčí mezi částicemi, které nesou náboj, všudypřítomné a ... bohužel "negativní", je součástí jakékoli látky na Zemi a to si již zaslouží zvláštní vztah k ní. Jméno částice vzniklo ve starověkém Řecku z řeckého slova "jantar" - materiál, který se starci milovali kvůli své schopnosti přilákat malé předměty. Když se studie o elektřině dostala do většího měřítka, termín "elektron" začal znamenat nedělitelnou a tedy i nejmenší jednotku náboje.

Věčný život elektronu, jako nedílné součásti hmoty, byl představen skupinou fyziků pod vedením JJ Thomsona. V roce 1897 zkoumali katodové paprsky, zjistili, jak se elektronová hmota vztahuje k náboji a zjistila, že tento poměr nezávisí na katodovém materiálu. Dalším krokem k pochopení povahy elektronu byl Becquerel v roce 1900. Ve svém experimentu bylo dokázáno, že beta paprsky rádia se také odchylují v elektrickém poli a jejich poměr hmotností k náboji je stejný jako katodové paprsky. To se stalo nesporným důkazem toho, že elektron je "samostatný kus" atomu jakékoliv látky. A pak v roce 1909 Robert Milliken v experimentu s kapkami oleje, který spadl do elektrického pole, dokázal měřit elektrickou sílu, která vyvažuje sílu gravitace. Současně se stala známá hodnota elementární. Nejméně:

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

To stačilo k výpočtu hmotnosti elektronu:

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

Zdá se, že teď je pořádek, všechno je za sebou, ale to byl jen začátek dlouhé cesty poznávání povahy elektronu.

Dlouhý čas, dvojmístná esence elektronu byla fyzikální ucpávkou: její kvantově-mechanické vlastnosti ukazovaly na částici a v pokusech o interferenci elektronových paprsků na paralelních štěrbinách se vlnová povaha projevovala. Okamžik pravdy přišel v roce 1924, kdy Louis Louis de Broglie nejprve obdařil veškerý materiál a elektrony také vlnami jmenovanými jménem a o tři roky později Pauli dokončil tvorbu počátečních konceptů kvantové mechaniky, které popisují kvantovou povahu částic. Pak přišla řada Erwin Schrodinger a Paul Dirac - vzájemně se doplňovaly, nalezli rovnice pro popis podstaty elektronu, ve kterém se elektronová hmota a plancková konstanta, kvantové veličiny, odrážejí vlnovými charakteristikami - frekvencí a vlnovou délkou.

Taková duplicita elementární částice samozřejmě měla dalekosáhlé důsledky. Časem se ukázalo, že vlastnosti volného elektronu mimo hmotu (jako katodové záření) - to není totéž jako elektron v podobě elektrického proudu v krystalu. Pro volný elektron, jeho hmotnost je známá jako "klidová hmotnost elektronu". Fyzická povaha rozdílu v hmotnostech elektronu za různých podmínek vyplývá ze skutečnosti, že jeho energie závisí na nasycení magnetického pole prostoru, ve kterém se pohybuje. Hlubší "demontáže" ukazují, že velikost magnetického pole elektronů pohybujících se ve vodiči, přesněji proudění proudu v hmotě, nezávisí na velikosti náboje proudových nosičů, ale na jejich hmotnosti. Ale na druhé straně se specifická energie magnetického pole rovná kinetické hustotě energie pohyblivých nábojů a růst této energie je ve skutečnosti ekvivalentní zvýšené hmotnosti nosičů náboje, která se nazývá "efektivní hmotnost elektronu". Bylo analyticky zjištěno, že je větší než hmotnost volného elektronu v čase / 2λ, kde a je vzdálenost mezi rovinami ohraničujícími vodič a λ je hloubka vrstvy pokožky magnetického pole.

V fyzice elementárních částic je hmotnost elektronu jednou z referenčních konstant. Biografie elektronu nekončí - studie jsou vždy relevantní a v poptávce, kde je nepostradatelným účastníkem. Již dávno bylo jasné, že ačkoli je malý, elementární a vesmír bez něj - ani jediný krok.