Ono što je elektron? Mase i punjenje elektrona

Elektron - temeljni čestica, jedan od onih koji su strukturne jedinice materije. Prema klasifikaciji je fermionske (čestica sa pola integralnog spin, nazvan po fizičar Enrico Fermi) i leptoni (čestice s pola celobrojnog spina, ne učestvuju u jake interakcije, jedan od četiri glavna u fizici). Baryon broj elektrona je nula, kao i druge leptona.

Do nedavno se smatralo da je elektron - osnovnoj, koja je nedjeljiva, koji nema strukturu čestica, ali naučnici imaju drugačije mišljenje danas. Ono što je elektron na predstavljanju moderne fizike?

Povijest naziva

Čak iu staroj Grčkoj prirodnjaci primijetio da amber, prethodno gumiran s krznom, privlači malih objekata, odnosno ispoljava elektromagnetska svojstva. Ime elektron dobio od grčke ἤλεκτρον, što znači "Amber". Termin je predložio George. Stoney 1894. godine, iako je čestica je otkrio J .. Thompson 1897. godine. Bilo je teško naći uzrok za to je mala masa i zadužen elektrona postalo pronaći odlučujući iskustvo. Prve slike čestica je Charles Wilson sa specijalnom kamerom, koji se koristi čak iu modernim eksperimentima i nosi ime u njegovu čast.

Zanimljiva je činjenica da je jedan od preduvjeta za otvaranje elektrona je izreka Benjamin Franklin. 1749. je razvio hipotezu da je električna energija - materijal supstanca. To je u svojim radovima su prvi put koristi termine kao što su pozitivne i negativne optužbe, pražnjenje kondenzatora, baterija i električnih čestica. Specifične zadužen elektrona se smatra negativnim, i protona - pozitivan.

Otkriće elektrona

1846., koncept je "atom energije" je korišten u svojim djelima, njemački fizičar Wilhelm Weber. Maykl Faradey otkrio pojam "ion", koji je sada, možda, znaš sve i dalje u školi. Pitanje električne energije prirode uključeni mnogi eminentni stručnjaci, kao što su njemački fizičar i matematičar Julius Plucker, Zhan Perren, engleski fizičar Uilyam Kruks, Ernest Rutherford i drugi.

Dakle, prije nego što Dzhozef Tompson uspješno završio svoj čuveni eksperiment i dokazao postojanje čestica manjih od atoma, u oblasti rada mnogih naučnika i otkriće ne bi bilo moguće, oni nisu uradili kolosalnu posao.

1906. Dzhozef Tompson dobio Nobelovu nagradu. Iskustvo je kako slijedi: kroz paralelne metalne ploče električnog polja su prošli katodne grede. Onda bi oni učinili na isti način, ali u coil sistem stvara magnetno polje. Thompson je utvrdio da kada električno polje blokirati grede, a isto se posmatra s magnetskim djelovanjem, međutim grede katodne putanju nije promijenilo ako su djelovali oba polja u određenim proporcijama, koje zavise od brzine čestica.

Nakon proračuna Thompson saznao da je brzina ovih čestica je značajno niža od brzine svjetlosti, a to je značilo da oni imaju masu. Od ove tačke fizike su došli do vjeruju da je otvoren čestica stvar uključena u atome koji naknadno potvrdio Rutherford. On je to nazvao "planetarni model atoma."

Paradoksi kvantnog svijeta

Pitanje šta predstavlja elektron dovoljno komplikovana, barem u ovoj fazi razvoja nauke. Prije razmatranja to, potrebno je da kontaktirate jedan od paradoksa kvantne fizike koja čak i naučnici ne mogu objasniti. Ovo je poznati eksperiment sa dva proreza, objašnjavajući dvostruku prirodu elektrona.

Njegova suština je da je prije "pištolj", pucaju čestica, postavljena okvir sa vertikalnim pravougaoni otvor. Iza nje je zid, na kojem će se poštovati tragovi pogodaka. Dakle, prvo morate shvatiti kako stvari ponaša. Najlakši način da vidimo kako da pokrenete mašinu teniske loptice. Dio perli pasti u rupu, a tragovi rezultata zida dodao u jednom vertikalnom bend. Ako na određenoj udaljenosti dodati još jednu istu rupu tragovi će formirati, odnosno, dva benda.

Talasi također ponašaju različito u takvoj situaciji. Ako će se zid pokazati tragove sudara sa talasa, u slučaju jednog predgrupa će biti i jedan. Međutim, stvari se mijenjaju u slučaju dva proreza. Val prolazi kroz rupe, podijeljena na pola. Ako vrhu jednog talasa zadovoljava dnu drugog, oni međusobno poništavaju, a smetnje obrazac (više vertikalne linije) će se pojaviti na zidu. Mjesto na raskrsnici valova će ostaviti trag, a na mjestima gdje je bilo uzajamno gašenja, br.

neverovatno otkriće

Uz pomoć gore eksperimenta, naučnici mogu jasno pokazati svijetu razlika između kvantne i klasične fizike. Kada su počeli da pucaju elektrona zid, obično se javlja u vertikalnom oznaka na njemu: neke čestice baš kao teniska loptica pala u prazninu, a neki ne. Ali, sve se promijenilo, kada je došlo do drugu rupu. Na zidu je otkrio obrazac interferencije! Prva Fizika odlučio da elektroni ometati jedni druge i odlučili da ih pusti jednu po jednu. Međutim, nakon što je (još uvijek znatno niže od brzine svjetlosti brzina kretanja elektrona) nekoliko sati ponovo počeo da pokazuje obrazac interferencije.

neočekivani obrt

Elektronski, zajedno s nekim drugim česticama, kao što su fotoni, pokazuje dualitet val-čestica (također koristi termin "kvantno-wave dualizam"). Kao mačka Schrödinger da oboje živi i mrtvi, elektron država može biti i eritrocita i talasa.

Međutim, sljedeći korak u ovom eksperimentu je ostvarila još više misterija: fundamentalna čestica, koji kao da sve znaju, predstavio je neverovatno iznenađenje. Fizičari odlučite za ugradnju u rupama obimne uređaja za zaključavanje, kroz koje prerezao čestica su, i kako su se manifestuju kao talasi. Ali čim je stavio nadzorni mehanizam na zidu bilo je samo dva benda odgovaraju dvije rupe, i bez uplitanja obrazac! Čim "shadowing" očistiti, čestica ponovo počela da pokazuje svojstva vala, kao da je znala da je ona već niko ne gleda.

Još jedna teorija

Fizičar Born je predložio da čestica ne pretvori u talas doslovno. Elektron "sadrži" talas vjerojatnost, da daje obrazac interferencije. Ove čestice imaju imovinu superpozicije, što znači da mogu biti bilo gdje u određenom vjerojatnosti, i zbog toga mogu biti uz njih navodi takva "talasa".

Ipak, rezultat je očigledan: samo prisustvo posmatrača utiče na ishod eksperimenta. Izgleda neverovatno, ali to nije jedini primjer te vrste. eksperimenti fizika su izvedeni na veliki dio majke, kada je predmet segment najtanji aluminijsku foliju. Naučnici su napomenuti da je sama činjenica nekih mjerenja utjecati na temperaturu objekta. Priroda ovih pojava objašnjavaju još uvijek nije na snazi.

struktura

Ali ono što čini elektron? U ovom trenutku, moderna nauka ne može odgovoriti na to pitanje. Do nedavno se smatralo da je nedjeljiva elementarne čestice, ali sada naučnici su skloni vjerovati da se sastoji od čak manjih objekata.

Specifične zadužen elektrona se smatra osnovnim, ali su sada otvorene kvarkovi sa frakcijski punjenja. Postoji nekoliko teorija o tome šta predstavlja elektrona.

Danas možemo vidjeti članak, u kojem se navodi da su naučnici bili u mogućnosti podijeliti elektrona. Međutim, to je samo djelomično istina.

nove eksperimente

Sovjetski naučnici još u osamdesetim godinama prošlog stoljeća su pretpostavili da se elektron može se podijeliti u tri kvazičestica. Godine 1996. je uspio podijeliti u spinon Holon, a nedavno fizičar Van den Brink i njegov tim je bio podijeljen na spinon čestica i orbiton. Međutim, cijepanje je moguće postići samo u posebnim okolnostima. Eksperiment se može izvršiti pod uvjetima ekstremno niskih temperatura.

Kada elektroni su "cool" u apsolutne nule, što je oko -275 stupnjeva Celzija umalo zaustave i oblik između njih neku vrstu materije, ako spajanje u jednu česticu. U takvim okolnostima, i fizičari mogu posmatrati kvazičestica, od kojih je "je" elektron.

nosioci informacija

Electron radijus je vrlo mala, ona je jednaka ^2,81794. 10 ^-13 cm, ali ispostavilo se da njegove komponente imaju mnogo manje veličine. Svaki od tri dijela u koji je uspio "zavadi" elektrona, nosi informaciju o tome. Orbiton, kao što samo ime govori, on sadrži podatke o orbitalnoj talas čestica. Spinon odgovoran za spin elektrona, a Tel Aviv nam govori o optužbi. Dakle, fizika može odvojeno posmatrati različita stanja elektrona u izrazito hlađenjem materijala. Oni su uspjeli ući u trag par "Holon-spinon" i "spinon-orbiton", ali ne i sve tri zajedno.

nove tehnologije

Fizičar koji je otkrio elektron morali čekati nekoliko desetljeća prije do njihova otkrića je u praksi. Danas je tehnologija naći primjenu u nekoliko godina, dovoljno je sjetiti grafen - amazing materijal koji se sastoji od atoma ugljika u jednom sloju. Razdvajanje elektrona bi bilo od pomoći? Naučnici predviđaju da će stvaranje kvantni kompjuter, od kojih je brzina, po njima, nekoliko desetina puta veći nego danas najmoćnije računala.

U čemu je tajna kvantnog kompjuterske tehnologije? To se može nazvati jednostavno optimizacije. U konvencionalnom računalu, minimum nedjeljivi dio informacija - malo. A ako uzmemo u obzir podatke sa nešto vizualni, nešto za auto samo dvije opcije. Bit može sadržavati ili nula ili jedan, koji je dio binarnog koda.

nova metoda

Sada zamislimo da se u malo sadrži i nulu, a jedinica - "kvantni malo" ili "Cube". Uloga jednostavnih varijabli će igrati spin elektrona (može rotirati ili smjeru kazaljke na satu ili u suprotnom). Za razliku od jednostavne bit Cube može obavljati više funkcija istovremeno, i zbog to povećanje će se desiti brzina, niske mase elektrona i punjenje nisu bitni ovdje.

To se može objasniti na primjeru lavirinta. Da biste dobili od toga, morate probati mnogo različitih opcija od kojih će samo jedan biti ispravan. Tradicionalni računaru čak i brzo rješava probleme, ali je u jednom trenutku mogu da rade samo na jedan problem. On nabraja sve opcije na jednoj trakta, i na kraju pronalazi izlaz. Kvantni kompjuter, zahvaljujući dvojnosti kyubita može riješiti mnoge probleme istovremeno. On će razmotriti sve opcije nisu na liniji, a u jednom trenutku, ali i riješiti problem. Problem je samo u onoj mjeri je da se puno posla na kvantnih objekata - to će biti osnova za novu generaciju kompjutera.

aplikacija

Većina ljudi koristi kompjuter na nivou domaćinstva. Sa ovim odličnim posao do sada i konvencionalnih računala, ali predvidjeti konkretne događaje tisuće, možda stotine hiljada varijabli, mašina mora biti jednostavno ogroman. Kvantni kompjuter tako lako nositi sa stvarima kao što su prognozu vremena za mjesec dana, tretman katastrofe i prognozu podataka, te će nastupiti i složene matematičke proračune sa više varijabli za djelić sekunde, a sve sa procesorom od nekoliko atoma. Tako je moguće, vrlo brzo naših najjačih računala su papir-tanka.

očuvanje zdravlja

Kvantni kompjuter tehnologija će napraviti veliki doprinos medicini. Čovječanstvo će biti u stanju stvoriti nanomachinery sa jakim potencijalom, uz njihovu pomoć, to će biti moguće, ne samo za dijagnozu bolesti jednostavnim gledajući cijelo tijelo iznutra, ali i da pruži medicinsku njegu bez operacije: sićušni roboti sa "mozak" nije računalo može obavljati sve operacije.

Neizbježan revoluciju u oblasti kompjuterskih igara. Moćne mašine koje mogu odmah riješiti problem, moći da se igra sa nevjerojatno realističnom grafikom, to nije daleko već i kompjuter svetova sa punim uranjanjem.