Mis on elektronide? Massi ja laengu elektronide

Electron - oluline osakeste, üks neist, mis on struktuuriüksuste tähtis. Klassifikatsiooni järgi on fermion (osakese poolelogaritmiliste lahutamatuks spin nimeline füüsik Enrico Fermi) ja leptoone (osakesed Poolarv spin, ei osale tugeva vastastikmõju, üks neljast suurest füüsika). Barüonlaeng elektroni on null, samuti teiste leptoone.

Alles hiljuti arvati, et elektronide - elementaarne, et on jagamatu, mis ei ole struktuuri, osakeste, kuid teadlased on erinev arvamus täna. Mis on elektronide esitamisel kaasaegse füüsika?

Ajalugu nime

Isegi Vana-Kreeka loodusteadlased märganud, et merevaik, hõõrutakse karusnaha, meelitab väikeste objektide, st näitab elektromagnetilised omadused. Nimi elektronide said Kreeka ἤλεκτρον, mis tähendab "merevaik". Termin soovituslikke George. Stoney 1894, kuigi osakese avastas J .. Thompson 1897. See oli raske leida põhjus on see väike mass ja tasuta elektroni sai leida otsustav kogemus. Esimene pilte osakesi oli Charles Wilson spetsiaalse kaamera, mida kasutatakse isegi tänapäeva eksperimente ja on oma nime tema auks.

Huvitav fakt on see, et üks eeltingimusi avamine elektron on ütlus Benjamin Franklin. 1749. arendas ta hüpoteesi, et elektri - materjal aine. See on tema teosed olid kõigepealt terminid nagu positiivse ja negatiivsete laengute kondensaatorlahendusest, aku ja elektri osakesi. Erikulu elektronide peetakse negatiivseks ja prootoni - positiivne.

Avastamist elektronide

Aastal 1846, mõistet "aatom elektrienergia" kasutati tema tööd, Saksa füüsik Wilhelm Weber. Maykl Faradey avastati mõiste "ioon", mis on nüüd ehk tead kõik veel koolis. Küsimus elektri olemus kaasatud paljud väljapaistvad teadlased, nagu Saksa füüsik ja matemaatik Julius Pluckeri, Zhan Perren, inglise füüsik Uilyam Kruks, Ernest Rutherford jt.

Seega enne Dzhozef Tompson edukalt oma kuulsa eksperimendi ja tõendanud osakeste väiksem kui aatom, valdkonnas tööd paljud teadlased ja avastus oleks võimatu, nad ei ole seda teinud tohutu töö.

Aastal 1906, Dzhozef Tompson sai Nobeli preemia. Kogemus oli järgmine: läbi paralleelselt metallplaadid elektrivälja, katoodkiirte talad lasti. Siis nad oleks teinud samamoodi, kuid poolis süsteemi luua magnetvälja. Thompson leidis, et kui elektrivälja paindub talad, ja sama on täheldatud magnetiline aga talad elektronkiiretoru trajektoori ei muutnud, kui nad tegutsesid mõlemad väljad teatud proportsioonid, mis sõltub osakese kiirus.

Pärast arvutuste Thompson teada, et kiirus neid osakesi on oluliselt madalam kui kiirus valguse ja see tähendas, et neil on mass. Sellest füüsika on hakanud uskuma, et avatud aineosakesi lisada aatomite kinnitas hiljem Rutherford. Ta nimetas seda "planeetide mudel aatom."

Paradokse quantum maailma

Küsimus, mida kujutab endast elektronide piisavalt keeruline, vähemalt selles etapis teaduse. Enne arvestades seda, siis on vaja võtta ühendust üks paradokse kvantfüüsika, et isegi teadlased ei suuda seletada. See on kuulus kaks pilu eksperiment, milles selgitatakse kahetist elektroni.

Oma olemuselt on see, et enne "püstol", süütamise osakesed, määrata kaadrina püstasendis avamist. Tema selja taga on sein, mille võib täheldada jälgi hitid. Niisiis, peate esmalt mõista, kuidas asi käitub. Lihtsaim viis, kuidas alustada masina tennisepallid. Osa helmed langevad auku ja jälgi seina tulemusi lisati ühe vertikaalse bänd. Kui teatud vahemaa lisada veel sama augu jäljed moodustavad vastavalt kaks bändi.

Lained ka käituvad erinevalt sellises olukorras. Kui sein näitab jälgi kokkupõrget laine, juhul üks ava bänd on ka üks. Kuid asjad muutuvad puhul kaks lõhet. Wave läbib augud, mis on jagatud pooleks. Kui ülemine ühe laine vastab põhja Järgmises nad kompenseerivad üksteist ja interferentsimuster (mitmekordne vertikaaltriibud) ilmub seinale. Tee ristumiskohas lainete jätan märgi, ja kohtades, kus oli vastastikune karastamine, ei.

hämmastav avastus

Tänu eespool katse saavad teadlased näitavad selgelt, et maailma vahe kvant- ja klassikalise füüsika. Kui nad hakkasid süütamise elektronide seina, esineb tavaliselt vertikaalse märgi see: mõned osakesed nagu tennisepalli kukkus lõhe ja mõned mitte. Aga see kõik muutunud, kui oli teine auk. Seinal näitas interferentsimuster! Esimese Füüsika otsustas, et elektronid segada omavahel ja otsustas lasta neil ükshaaval. Kuid pärast paari tundi (liikumiskiirus elektronid on ikka palju väiksem kui valguse kiirus) uuesti hakkas näitama interferentsimuster.

ootamatu pöörde

Elektrooniline, koos mõne teise osakesi nagu footonite ilmutab laine-osakese duaalsusesse (kasutatakse ka mõistet "quantum laine dualism"). Nagu kass Schrödinger, et nii elus ja surnud, elektron riik võib olla nii erütrotsüütide ja laine.

Siiski, on järgmiseks sammuks selles katses on loodud veelgi saladused: oluline osakeste, mis tundus kõike teadma, esitatakse uskumatu üllatus. Füüsikud otsustate paigaldada aukudesse kindlaksmääramisest seadme lukustada, mille kaudu lõikas osakeste on ja kuidas nad avalduvad lained. Aga niipea, kui see pandi järelevalvemehhanismi seinale oli ainult kaks vööti kaks auku, ja ei interferentsimuster! Niipea kui "käe" puhastada, osakeste hakkas taas näidata laine omadused, kui ta teadis, et ta oli juba keegi jälgib.

Teine teooria

Füüsik Born tegi ettepaneku, et osakeste ei muutuks laine sõna otseses mõttes. Elektron "sisaldab" laine tõenäosus, et see annab interferentsimuster. Need osakesed on omadus superpositsiooni, st nad võivad olla kõikjal ja teatava tõenäosusega, mistõttu nad võivad kaasneda selline "laine".

Siiski, tulemus on ilmne: ainuüksi olemasolu vaatleja mõjutab tulemus katses. Tundub uskumatu, kuid see ei ole ainus näide omataoline. Füüsika katsed viidi läbi suur osa ema, kui objekt oli segmendi õhem alumiiniumfooliumiga. Teadlased on täheldanud, et ainuüksi asjaolu mõned mõõtmised mõjutavad temperatuur objekti. Milline neist nähtustest nad selgitavad ei ole veel jõustunud.

struktuur

Aga mida kujutab endast elektronide? Sel hetkel, kaasaegne teadus ei suuda sellele küsimusele vastata. Alles hiljuti peeti jagamatu aineosasid, kuid nüüd teadlased on sunnitud möönma, et see koosneb veelgi väiksem struktuure.

Erikulu elektronide peetakse ka põhilised, kuid on nüüd avatud kvarke koos fraktsioneeriva eest. On mitmeid teooriaid selle kohta, mida kujutab endast elektronide.

Täna näeme artikkel, mis sätestab, et teadlased suutsid jagada elektroni. Kuid see on ainult osaliselt tõsi.

uus katse

Nõukogude teadlased tagasi kaheksakümnendate eelmise sajandi on eeldada, et elektronide võib jagada kolme quasiparticles. 1996. õnnestus tal tuleb jagada spinon Holon ja hiljuti füüsik Van den Brink ja tema meeskond oli jagatud osakeste spinon ja orbiton. Kuid tükeldamine on võimalik saavutada ainult erandjuhul. Eksperiment võib läbi viia tingimustes väga madalatel temperatuuridel.

Kui elektronid on "cool" absoluutse nulli, mis on umbes -275 kraadi, nad peaaegu peatada ja vormi nende vahel mingi asi, kui ühendatakse ühe osakese. Sellises olukorras ja füüsikud saab jälgida quasiparticles, millest "on" elektrone.

kandjad teave

Electron raadius on väga väike, see on võrdne ^2,81794. 10 ^-13 cm, kuid selgub, et selle osadel on palju väiksem suurus. Kõik kolm osa, milleks õnnestus "lõhe" elektron, kannab informatsiooni. Orbiton, nagu nimigi ütleb, see sisaldab andmeid orbiidi laine osakeste. Spinon vastutab spin elektronide ja Holon räägib meile tasuta. Seega füüsikast saab eraldi jälgida erinevaid olekuid elektronid tugevalt jahutati materjalist. Neil õnnestus jälgida paari "Holon-spinon" ja "spinon-orbiton", kuid mitte kõik kolm koos.

uute tehnoloogiate

Füüsik, kes avastas elektroni pidi ootama aastakümneid enne, kuni nende avastus on praktikas rakendatakse. Tänapäeval tehnoloogiate kasutust leida mitu aastat, see on piisav, et mäletan grafeeni - hämmastav materjal koosneb süsiniku aatomite ühe kihina. Tükeldamine elektron oleks kasulik? Teadlased ennustavad, et loomine kvant arvuti, mille kiirust, vastavalt neile mõnekümne korda suurem kui tänapäeva kõige võimsamaid arvuteid.

Mis on saladus quantum arvuti tehnoloogia? See võib nimetada lihtne optimeerimine. Tavapärases arvuti minimaalne jagamatu osa teabe - natuke. Ja kui mõelda andmeid midagi visuaalset, midagi auto ainult kaks võimalust. Bitt võib olla kas null või üks, mis on osa kahendkoodi.

uus meetod

Nüüd kujutage ette, et natuke sisalduvate ja null ja seade - "kvantitatiivne natuke" või "Cube". Roll lihtne muutujad mängida spin elektroni (see võib pöörata nii päri- või vastupäeva). Erinevalt lihtne natuke Cube võib üheaegselt mitmeid ülesandeid, ja tänu sellele tõuseb kiirus, madal elektronide mass ja tasu ei ole siin oluline.

Seda saab seletada näiteks labürindi. Et saada sellest välja, siis tuleb proovida palju erinevaid võimalusi, mille ainult üks on õige. Traditsiooniline arvuti isegi lahendab probleemid kiiresti, kuid korraga võib töötada ainult ühe probleemi. Ta loetleb kõik valikud ühel trakti, ja lõpuks leiab väljapääsu. Kvant arvuti, tänu duaalsus kyubita saab lahendada palju probleeme korraga. Ta vaatab kõik valikud ei ole real, ja ühe hetkel, ja ka probleemi lahendada. Probleem on ainult niivõrd on saada palju tööd quantum objekti - see olla aluseks uue põlvkonna arvuti.

taotlus

Enamik inimesi kasutab arvutit leibkonna tasandil. Selle suurepärase töö siiani ja tavalised arvutid, kuid ennustada konkreetseid sündmusi tuhandeid, võibolla sadu tuhandeid muutujad, masin peab olema lihtsalt tohutu. Quantum arvuti kergesti toime tulla selliseid asju nagu ilm ennustus kuu, ravi katastroofi ja selle ennustus andmed ja ka täita keerukaid matemaatilisi arvutusi mitme muutuja jaoks sekundi murdosa jooksul, kõik koos protsessori mõne aatomit. Seega on võimalik, väga kiiresti meie võimsaim arvutid on paber-õhuke.

Tervishoid

Quantum infotehnoloogia teeb tohutu panuse meditsiin. Inimkond on võimalik luua nanomachinery suure potentsiaaliga nende abiga on võimalik mitte ainult haiguste diagnoosimiseks lihtsalt vaadates kogu keha seestpoolt, vaid ka anda arstiabi ilma operatsiooni: tilluke robotid "aju" kui arvuti saab teostada kõik.

Paratamatu revolutsiooni valdkonnas arvutimängud. Võimsad masinad, mida saab koheselt probleemi lahendada, saab mängida mänge uskumatult realistlik graafika, see ei ole enam kaugel juba ja arvuti maailmad täielik keelekümblus.