Што е електрони? На маса и набој на електронот

Electron - фундаментална честичка, еден од оние кои се структурните единици на материјата. Според класификацијата е fermion (честичка со половина составен спин, именувана по физичар Енрико Ферми) и лептони (честички со половина целобројни спин, не учествуваат во силна интеракција, еден од четирите големи во физиката). Барион број на електрони е нула, како и други лептони.

До неодамна се сметаше дека електронот - основно, тоа е неделива, која нема структура на честички, но научниците имаат различно мислење денес. Што е електрони за презентација на современата физика?

Историја на името

Дури и во античка Грција биолозите забележав дека килибар, претходно нанесуваат со крзно, привлекува мали предмети, односно покажува електромагнетни својства. Името на електрони добиени од грчката ἤλεκτρον, што значи "жолто". Терминот предложи Џорџ. Stoney во 1894 година, иако честичка била откриена од страна на Ј .. Томпсон во 1897 година. Беше тешко да се најде причината за ова е мала маса и набој на електронот стана да се најде одлучувачки искуство. Првите слики на честички беше Чарлс Вилсон со специјална камера, која се користи дури и во модерните експерименти и е именуван во негова чест.

Интересен е фактот дека еден од предусловите за отворање на еден електрон изрека на Бенџамин Френклин. Во 1749 тој ја развил хипотеза дека електричната енергија - материјал супстанција. Тоа е во неговите дела за прв пат биле користени термини како позитивни и негативни обвиненија, кондензатор празнење, батеријата и електрични честички. Специфичните полнење на електрони се смета за негативен, и протонот - позитивни.

Откривањето на електрони

Во 1846 година, концептот на "атом на електрична енергија" се користи во неговите дела, германскиот физичар Вилхелм Вебер. Maykl Faradey откриени терминот "јонски", кој сега е, можеби, ги знаат сите уште се во училиште. Прашањето на електрична енергија на природата се вклучени многу еминентни научници како што се германскиот физичар и математичар Јулиј Plucker, Zhan Perren, англиски физичар Uilyam Kruks на Ернест Радерфорд и други.

Така, пред Dzhozef Tompson успешно го заврши својот познат експеримент и го докажале постоењето на честички помали од еден атом, во областа работата на голем број научници и откривањето ќе биде невозможно, тие не се направи оваа колосална работа.

Во 1906 година, Dzhozef Tompson доби Нобелова награда. Искуството е како што следува: преку паралелни метални плочи на полето на електрична енергија, донесени се Катодни греди. Тогаш тие би го направиле на ист начин, но во системот серпентина да се создаде магнетно поле. Томпсон откриле дека кога електрично поле оттргнат греди, а истото е забележан со магнетна акција, сепак греди Катодни траекторија не се промени ако тие дејствувале и двете од овие области во одредени размери, кои зависат од брзината на честички.

По пресметките Томпсон дозна дека брзината на овие честички е значително помала од брзината на светлината, а тоа значи дека тие имаат маса. Од оваа точка на физиката почнаа да веруваат дека на отворено на честички вклучени во атоми кои потоа се потврди од страна на Радерфорд. Тој го нарече "планетарен модел на атомот."

Парадоксите на квантниот свет

Прашањето за тоа што претставува еден електрон комплицирано доволно, барем во оваа фаза на развојот на науката. Пред да размислуваш за тоа, треба да се јавите еден од парадоксите на квантната физика дека дури и научниците не може да се објасни. Ова е познатиот две пресече експеримент, објаснувајќи двојна природа на електронот.

Нејзината суштина е во тоа што пред "пиштол", кој постигна фантастичен гол честички, постави рамка со вертикална правоаголна отворање. Зад неа е ѕид, на која ќе бидат забележани траги на хитови. Значи, прво треба да се разбере како прашање се однесува. Најлесен начин да се види како да се започне машина тениски топчиња. Дел од монистра падне во дупка, и траги од резултатите на ѕидот додаде во една вертикална бенд. Ако на одредена далечина да додадете уште истиот траги дупка ќе се формира, односно, две групи.

На брановите, исто така, се однесуваат различно во таква ситуација. Ако ѕидот ќе покажуваат траги од судир со бран, во случај на еден отвор бендот исто така ќе биде еден. Сепак, работите се менуваат во случај на две цепнатинки. Бран минува низ дупки, поделени на половина. Ако на врвот на еден бран исполнува дното на друг, тие откажете едни со други, и модел на пречки (повеќе вертикални ленти) ќе се појави на ѕидот. Место на пресекот на брановите ќе остави белег, и на местата каде што имаше меѓусебна калење, бр.

неверојатно откритие

Со помош на горенаведените експериментот, научниците јасно може да се докаже на светот на разликата меѓу квантната и класичната физика. Кога почна отпуштање на електрони ѕид, обично се случува во вертикална ознака на него: некои честички како тениско топче падна во празнина, а некои не. Но сето тоа се смени, кога имаше втор дупка. На ѕидот откри шемата на пречки! Прво физика одлучи дека електроните се мешаат едни со други и да одлучи да ги споделите со еден по еден. Сепак, по неколку часа (брзина на движење на електроните се уште е многу помала од брзината на светлината) повторно почна да се покаже модел мешање.

неочекуван пресврт

Електронски, заедно со некои други честички како фотони, покажува двојноста бран-честички (исто така го користи терминот "квантни бранови дуализам"). Како мачка Schrödinger дека живи и мртви, државни електронот може да биде и корпускуларен и бран.

Сепак, следниот чекор во овој експеримент е генерирана дури и повеќе мистерии: фундаментална честичка, која се чинеше дека знаат сè, претстави неверојатно изненадување. Физичарите се одлучите да го инсталирате во дупки опсегот уредот да се заклучи, преку кој пресече на честички се, и како тие се манифестираат како бранови. Но, штом тој беше ставен механизам за следење на ѕидот имаше само две групи што одговара на две дупки, а не модел пречки! Штом "набљудување" чисти, честички повторно почна да покажува својства на бран како да знаеше дека таа е веќе никој не го гледа.

друга теорија

Физичар Роден сугерираше дека честичката не се претвори во еден бран буквално. Elektron "содржи" бран на веројатност, дека тоа му дава модел мешање. Овие честички имаат имот на суперпозиција, што значи дека може да биде било каде во одредена веројатност, а со тоа и тие можат да бидат придружени со такво "бран".

Сепак, резултатот е очигледна: самото присуство на набљудувачот влијае на исходот на експериментот. Се чини неверојатно, но тоа не е единствениот пример од ваков вид. Физика експерименти биле извршени во голем дел на мајката, откако предметот на сегмент е најтенкиот алуминиумска фолија. Научниците забележале дека самиот факт на некои мерења влијае на температурата на објектот. Природата на овие појави што објаснуваат уште не е во сила.

структура

Но, она што го сочинува електрони? Во овој момент, модерната наука не може да одговори на ова прашање. До неодамна се сметаше неделива основни честички, но сега научниците се склони да веруваат дека тоа е составен од уште помали структури.

Специфичните задолжен за електрони, исто така, се смета за основен, но сега се отворени кваркови со фракционо трошоци. Постојат неколку теории за тоа што претставува еден електрон.

Денес можеме да видиме на статијата, во кој се наведува дека научниците беа во можност да се подели на електрони. Сепак, ова е само делумно точно.

нови експерименти

Советските научници уште во осумдесеттите години на минатиот век се претпоставува дека електронот може да се подели во три quasiparticles. Во 1996 година тој успеа да го подели во spinon и Холон, а од неодамна физичар Ван ден Бринк и неговиот тим беше поделена на spinon честички и orbiton. Сепак, разделување може да се постигне само во посебни околности. Експериментот може да се врши во услови на екстремно ниски температури.

Кога електроните се "кул" до апсолутна нула, што е околу -275 степени Целзиусови, тие речиси запре и форма меѓу нив еден вид на прашање, ако се спојуваат во една честичка. Во такви околности, може да се забележи и физичари quasiparticles, од кои "е" еден електрон.

носачи на информации

радиус на електрони е многу мала, тоа е еднаква на ^2,81794. 10 ^-13 см, но излегува дека неговите компоненти имаат многу помали димензии. Секоја од три дела во кои успеа да "поделба" на електрони, носи информации во врска со тоа. Orbiton, како што сугерира името, тоа содржи податоци за орбитални бран честички. Spinon одговорен за спин на електрони и Холон ни кажува за полнење. Така, физика одделно може да се набљудуваат различни држави на електрони во силно ладење материјал. Тие успеале да пронајдат еден пар на "Холон-spinon" и "spinon-orbiton", но не и сите три заедно.

нови технологии

Физичар кој ја откри електронот мораше да чека неколку декади се додека нивното откритие се применува во пракса. Денес технологии се најде употреба во неколку години, тоа е доволно да се сетам на графин - неверојатни материјал се состои од јаглеродни атоми во еден слој. Поделбата на електронот ќе биде корисно? Научниците предвидуваат дека создавањето на квантен компјутер, брзината на кои, според нив, неколку десетици пати поголема од онаа на денешната најмоќните компјутери.

Што е тајната на квантен компјутер технологија? Ова може да се нарече просто оптимизација. Во конвенционалната компјутер, минималната неделив дел од информациите - малку. И ако ги земеме предвид податоците со нешто визуелно, нешто за автомобил само две опции. Малку може да содржи или нула или еден, тоа е дел од бинарен код.

новиот метод

Сега, ајде да се замисли дека во малку содржани и нула, а единицата - "квантен малку" или "коцка". Улогата на едноставни променливи ќе игра спин на електрони (тоа може да се ротира или стрелките на часовникот или обратно). За разлика од едноставна малку коцка може да врши неколку функции истовремено, а како резултат на ова зголемување ќе се случи брзина, ниска електронот маса и набој не се важни тука.

Ова може да се објасни со пример од лавиринтот. Да излезат од него, ќе треба да се обиде многу различни опции, од кои само еден ќе биде точен. Традиционалните компјутер дури и решава проблемите брзо, но во исто време може да работи само на еден проблем. Тој ги набројува сите опции на еден тракт, и на крајот го наоѓа начин за излез. Квантниот компјутер, благодарение на kyubita двојноста може да реши многу проблеми истовремено. Тој ќе ги разгледа сите опции не се на линија, а во еден момент во времето, и, исто така, го реши проблемот. Проблемот е само во досега е да се добие многу работа на квантната објект - тоа ќе биде основа за новата генерација на компјутер.

апликација

Повеќето луѓе користат компјутер на ниво на домаќинство. Со оваа одлична работа досега и конвенционалните компјутери, но да се предвиди одредени настани илјадници, можеби стотици илјади променливи, машината треба да биде едноставно огромен. Квантен компјутер како лесно се справи со работи како што се времето предвидување за еден месец, третманот на катастрофа и предвидување на податоци, а исто така ќе се врши сложени математички пресметки со повеќе променливи за дел од секунда, сите со процесор од неколку атоми. Така што е можно, многу наскоро нашите најмоќните компјутери се тенки како хартија.

престојуваат во здрава состојба

Квантен компјутер технологија ќе направи голем придонес во медицината. Човештвото ќе биде во можност да се создаде nanomachinery со силен потенцијал, со нивна помош, тоа ќе биде можно не само за да се дијагностицира болеста со едноставно гледање на целото тело од внатре, но, исто така, да обезбеди медицинска нега без операција: мали роботи со "мозоци", освен на компјутер може да ги врши сите работи.

Неизбежна револуција во областа на компјутерски игри. Моќен машини кои веднаш може да го реши проблемот, ќе бидат во можност да играат игри со неверојатно реална графика, тоа не е далеку, веќе и компјутерски светови со целосно потопување.