Електрон
From Wikipedia, the free encyclopedia
Електрон (такође познат као негатрон, обично се означава као e−) је субатомска честица негативног елементарног наелектрисања. Електрон је изузетно мала честица и мисли се да је недељив.[1] Реч електрон потиче од грчке речи ηλεκτρον, што значи ћилибар, због тога што је електрицитет откривен на ћилибару који је привлачио лаке наелектрисане предмете, као што су мали делићи папира или длаке косе.[2]
Електрон | ||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Првих неколико електронских орбитала атома водоника показани су пресеци густине вероватноће | ||||||||||||
Класификација | ||||||||||||
| ||||||||||||
Својства | ||||||||||||
|
Атом се може представити преко позитивно наелектрисаног језгра састављеног од протона и неутрона, и негативно наелектрисаних електрона који окружују језгро.[3][4] Прве теорије атома су претпостављале да се електрони као честице крећу по тачно задатим путањама око језгра атома, али данас је познато да је атом компликованији систем и позиција електрона се не може тачно одредити, већ је негативно наелектрисање распоређено у електронском облаку и може се израчунати само вероватноћа да се електрон као честица у одређеном тренутку нађе на одређеном месту.[5]
Електрон не поседује познате компоненте или субструктуру; другим речима, не може се раставити на саставне делове, те се сматра да електрон спада у елементарне честице.[6] Маса мировања електрона је приближно 1/1836 масе протона, те тиме електрони укупној маси атома доприносе са мање од 0,06%.[7] Спин (тзв. унутрашњи момент импулса) електрона је ħ/2, тако да електрон спада у класу фермиона, односно у класу честица полуцелог спина. Како је електрон фермион, два електрона не могу да заузимају исто квантно стање, у складу са Паулијевим принципом искључења.[8] Свака честица има свој пар, античестицу, која је идентична у односу на честицу, али има електрични и друге набоје обрнутог знака у односу на честицу. Античестица електрона је позитрон. Када се електрон судари са позитроном, они могу само да се еластично одбију, али могу и у потпуности да се анихилирају, произвевши гама зрачење у виду 2 или више фотона или, у случају врло високих енергија електрона и позитрона, као производ анихилације, енергија се може ослободити у виду неке друге честице као што су B мезон или W и Z бозони.[9] Електрон, који као елементарна честица учествује у гравитационим, електромагнетним и слабим интеракцијама, а не интерагује јаким нуклеарним интеракцијама, као такав спада у породицу лептона.[10] Како је најлакши од 3 наелектрисана лептона, он се класификује у прву генерацију породице лептона.[8]
Код субатомских честица као што су електрони, видљива су њихова квантномеханичка својства. Слично као и фотон, и електрон поседује квантну дуалну природу и честица и таласа, тако да могу да се сударају са другим честицама, али и да буду дифрактовани попут светлости.
Концепт недељиве количине електричног набоја је 1838. године развио британски природни филозоф Ричард Ламинг, како би теоријски објаснио хемијска својства атома.[11] Име електрон је за овај набој 1894. године увео ирски физичар Џорџ Џонстон Стоуни. Електрон је као честицу идентификовао Џ. Џ. Томсон и његов тим британских физичара 1897. године.[12][13][14]
Електрони играју кључну улогу у многим физичким феноменима, као што су електрицитет, магнетизам, и топлотна проводност. Привлачна Кулонова сила између електрона и протона узрокује да се електрони везују у атоме. Размена или дељење електрона између два или више атома је главни узрок настанка хемијских веза.[15] Електрон који се у односу на посматрача налази у стању кретања, на основу Амперовог закона, генерише магнетно поље. Када електрон убрзава, он може да апсорбује или зрачи енергију у виду фотона.
По теорији, већина електрона у универзуму је настало током Великог праска, али електрони могу да настану и кроз бета распад радиоактивних изотопа и у високоенергетским сударима, на пример када космички зраци пролазе кроз атмосферу. Електрони могу бити уништени у поступку анихилације са позитронима и могу бити апсорбовани током звездане нуклеосинтезе. Лабораторијски инструменти омогућавају задржавање и посматрање појединачних електрона, као и електронске плазме, док посебни телескопи могу да детектују електронску плазму у спољашњем свемиру. Електрони имају бројне примене, укључујући заваривање, катодне цеви, електронске микроскопе, радијациону терапију, ласере, и акцелераторе честица.