אלקטרון
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
| אלקטרון | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
 נראים כקווים מצטלבים עם עוצמת הסתברות מקודדת בצבעים. |
||||||||||
| סיווג | ||||||||||
|
||||||||||
| תכונות | ||||||||||
|
האלקטרון (סימונו המדעי -e) הוא חלקיק תת-אטומי. באטום, האלקטרונים מקיפים את גרעין הפרוטונים והנייטרונים. בעל מטען חשמלי שלילי. האלקטרון הוא הנושא את המטען החשמלי בזרם חשמלי במוליך. מסתו זניחה ביחס למסת הפרוטון והנייטרון.
האלקטרון שייך לקבוצה של חלקיקים תת-אטומיים בשם לפטונים, שהם ככל הנראה חלקיקים אלמנטריים (כלומר, לא ניתן לחלק אותם לחלקיקים קטנים יותר).
לאלקטרון יש ספין שערכו 1/2, מה שאומר שהוא פרמיון, כלומר - מציית לעקרון האיסור של פאולי.
במכניקת הקוונטים, האלקטרון מתואר על ידי משוואת דיראק. במודל הסטנדרטי של פיזיקת החלקיקים, הוא יוצר זוג יחד עם נייטרינו אלקטרוני, תוך שהם מגיבים דרך הכוח הגרעיני החלש. לאלקטרון יש שני שותפים נוספים, עם אותו מטען אך מסה גבוהה בהרבה: המואון והטאו.
האנטי-חלקיק של האלקטרון הוא הפוזיטרון. לפוזיטרון יש את עוצמת מטען חשמלי הזהה לזו של האלקטרון, רק שהוא חיובי ולא שלילי. יש לו גם מסה וספין הזהים לאלה של האלקטרון. כשאלקטרון ופוזיטרון נפגשים, הם עשויים לאיין זה את זה, ולשחרר שתי קרני גמא של פוטונים, כשלכל אחת אנרגיה של 0.511 MeV.
ישנם תיאורטיקנים המאמינים שהאלקטרון עשוי להיות חור שחור קטן מאוד.
תוכן עניינים |
[עריכה] תכונות
[עריכה] דואליות
כמו כל חלקיק דה ברולי, האלקטרונים אשר גודלם קטן מאוד יכולים להציג תכונות של חלקיקים וגם של גלים. אלקטרון שקשור לגרעין מתנהג כגל עומד (ראו מכניקה קוונטית).
[עריכה] חשמל
לאלקטרון יש מטען חשמלי שלילי של -1.6 × 10-19 קולון, ומסה של בערך 1 E-31 kg 9.10 × 10-31 קילוגרם. (0.51 MeV/c2), שזה 1/1800 ממסת הפרוטון.
ההערכה היא שמספר האלקטרונים שיכולים להכנס ביקום המוכר לנו הוא 130 10. כשאלקטרונים נעים, חופשיים מגרעיני אטומים, וישנה זרימה, הזרימה נקראת חשמל או זרם חשמלי. ניתן להשוות זאת לקבוצת כבשים הנעה יחד צפונה, בעוד שהרועים נשארים מאחור. ניתן למדוד מטען חשמלי בעזרת אלקטרומטר. זרם חשמלי ניתן למדוד בעזרת גלוונומטר.
מה שנקרא "חשמל סטטי" אינו זרימת האלקטרונים כלל וכלל. בשמו המדויק יותר, "מטען סטטי", הוא מתייחס לגוף שיש בו יותר או פחות אלקטרונים ממה שדרוש בכדי לאזן את המטען החיובי של הגרעין. כשיש עודף אלקטרונים, נאמר על הגוף שהוא "טעון שלילית". כאשר יש פחות אלקטרונים מאשר פרוטונים, נאמר על הגוף שהוא "טעון חיובית". כאשר מספר האלקטרונים ומספר הפרוטונים שווה, נאמר על הגוף שהוא "נייטרלי".
[עריכה] גילוי האלקטרון
מקור המושג "אלקטרון" הוא בגילוי של היוונים כי חומר שנקרא "ענבר" ששופשף בצמר משך אליו גופים אחרים. הפיזיקאי ג' ג' תומסון הושפע מעבודותיהם של ג'יימס מקסוול ווילהלם רנטגן בנושא קרני רנטגן. הוא הסיק שהקרינה הנפלטת מקתודה מורכבת מחלקיקים טעונים מטען שלילי, שלהם הוא קרא "גופיפים" (corpuscles), ושהיום ידועים כאלקטרונים. קדם לו ג' ג'ונסון סטוני, שהעלה השערה בדבר קיומו של האלקטרון כיחידת מידה באלקטרוכימיה, אבל תומסון הבין שהאלקטרון הוא חלקיק תת אטומי, הראשון שנתגלה. תגליתו התפרסמה ב1897 ועוררה התרגשות בקהיליה המדעית, והובילה בסופו של דבר לזכייתו בפרס נובל לפיזיקה בשנת 1906.
[עריכה] כימיה
האלקטרונים משמשים ליצירת קשר קוולנטי, שהוא סוג של קשר כימי בין אטומים. הבסיס ליצירת קשר קוולנטי הוא הנטייה של אטומים מסוימים להגיע למצב נייטרלי של אטום גז אציל באמצעות הוספת אלקטרונים. נטייה זו מתאפיינת בתכונתם של האלקטרונים סביב האטום להתפרס באורביטלים (מסלולים), בהם עשויים להיות עד שני אלקטרונים. ברמת האנרגיה הגבוהה ביותר בכל אטום (מלבד מימן והליום) נמצאים ארבעה אורביטלים, מתוכם עשויים להתקיים אורביטלים בהם זוגות של אלקטרונים, ואורביטלים בהם אלקטרונים חופשיים. (ראו הרחבה בערך קשר קוולנטי).
[עריכה] ראו גם
| חלקיקים בפיסיקה - חלקיקים אלמנטריים - לפטונים |
|
חלקיקים: אלקטרון | מואון | טאו | נייטרינו אלקטרוני | נייטרינו מואוני | נייטרינו טאואוני אנטי-חלקיקים: פוזיטרון | אנטי-מואון | אנטי-טאו | אנטי-נייטרינו אלקטרוני | אנטי-נייטרינו מואוני | אנטי-נייטרינו טאואוני |
