电子
一種帶電荷的基本粒子 / 維基百科,自由的 encyclopedia
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电子(英語:Electron)是一种带有负电的次原子粒子,通常标记为 。電子是第一代轻子,以重力、電磁力和弱核力與其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子,根據泡利不相容原理,任何兩個電子都不能處於同樣的量子態。电子的反粒子是正电子,其质量、自旋、帶电量大小都与电子相同,但是电量正負性与电子相反。電子與正电子會因碰撞而互相湮滅,並在這過程中,生成一對以上的光子。
克魯克斯管實驗可以顯示出電子的粒子性質。如圖所示,從左往右直線移動的電子束,遇到一個十字形標靶,從而在真空管右面底端顯示出十字形陰影。 | |
组成 | 基本粒子 |
---|---|
系 | 費米子 |
代 | 第一代 |
基本相互作用 | 引力,電磁力,弱核力 |
符号 | e− |
反粒子 | 正電子 |
发现 | 约瑟夫·汤姆孙(1897年) |
质量 | 9.109 383 56(11)×10-31 kg[1] 5.485 799 090 70(16)×10-4 amu[1] |
平均寿命 | 穩定 |
電荷 | −1 e[註 1] -1.602 176 6208(98)×10-19 C[1] |
磁矩 | −1.001 159 652 180 91(26) μB [1] |
自旋 | 1⁄2 |
CAS号 | 183748-02-9 Y |
由电子與中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所組成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,則該原子会带电;称該帶電原子为离子。带正电的离子叫阳离子,其電子數小於質子數;带负电的离子叫阴离子,其電子數大於質子數。若物体的电子數不等於質子數,导致正负电量不平衡时,則称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。靜電在日常生活中有很多用途,例如,靜電油漆系統能夠將瓷漆(英语:enamel paint)或聚氨酯漆,均勻地噴灑於物品表面。
電子與質子之間的庫侖力能促使電子被束縛於原子內部,因此為束縛電子。兩個以上的原子,會交換或分享它們的束縛電子,這是化學鍵的主要成因。当电子不再被束縛於原子內部,而能够自由移动於原子以外的空間时,則稱此電子为自由电子。多個自由电子共同移动所产生的净流动现象称为电流。在許多物理現象裏,像電傳導、磁性或熱傳導,電子都扮演了重要角色。移動的電子會產生磁場,也會被外磁場偏轉。呈加速度運動的電子會產生電磁輻射現象。
根據大爆炸理論,宇宙現存的電子大部份都是生成於大爆炸事件。但也有一小部份是因為放射性物質的β衰變或高能量碰撞而生成的,例如,當宇宙線進入大氣層時遇到的碰撞。在另一方面,許多電子會因為與正子相碰撞而互相湮滅,或者,會在恆星內部製造新原子核的恆星核合成過程中被吸收。
在實驗室裏,像四極離子阱一類的精密尖端儀器,可以長時間束縛電子,以供觀察和測量。大型托卡馬克設施,像国际热核聚变实验反应堆,利用磁場來約束住高熱電漿中的電子和離子,借以實現受控核融合。無線電望遠鏡可以用來偵測外太空的電子電漿。