Stanovenie hmotností elektrónov a protónov. Aká je hmotnosť elektrónu

Electron

Napriek tomu, že elektrón je prvou objavenou elementárnou časticou vo fyzike (anglickým fyzikom Josephom Thomsonom v roku 1897), povaha elektrónu zostáva pre vedcov stále záhadná. Teória elektrónov sa považuje za nedokončenú, pretože má vnútorné logické rozpory a mnoho otázok, na ktoré oficiálna veda ešte nemá odpovede.

Názov tejto elementárnej častice navrhol v roku 1891 írsky fyzik George Stoney (1826 – 1911) ako „základnú jednotku merania elektrickej energie“. Slovo "elektrón" pochádza z gréckeho slova "elektrón", čo znamená "jantár". (Ako viete, jantár je stvrdnutá fosílna živica. Pri trení získava jantár elektrický náboj a priťahuje svetelné telesá. Túto vlastnosť poznali rôzne národy už odpradávna. Súdiac napríklad podľa dochovaných informácií v starovekom Grécku vedeli o vlastnostiach jantáru už v roku 600 pred Kristom.). Vedci sa medzi sebou dohodli, že budú považovať elektrický náboj elektrónu za negatívny v súlade s predchádzajúcou dohodou nazývať náboj elektrifikovaného jantáru negatívnym.

Elektrón je súčasťou atómu, jedného z hlavných štruktúrnych prvkov hmoty. Elektróny tvoria elektrónové obaly atómov všetkých dnes známych chemických prvkov. Podieľajú sa takmer na všetkých elektrických javoch, ktoré si dnes vedci uvedomujú. Čo však elektrina vlastne je, oficiálna veda stále nevie vysvetliť, obmedzujúc sa na všeobecné frázy, že ide napríklad o „súbor javov spôsobených existenciou, pohybom a interakciou nabitých telies alebo častíc nosičov elektrického náboja“. Je známe, že elektrina nie je nepretržitý tok, ale prenáša sa po častiach - diskrétne.

Takmer všetky základné informácie o elektróne, ktoré veda dodnes využíva, boli získané na prelome konca 19. – začiatku 20. storočia. To platí aj pre myšlienku vlnovej povahy elektrónu (stačí pripomenúť prácu Nikolu Teslu a jeho štúdium generovania a bezdrôtového prenosu energie na diaľku). Podľa oficiálnych dejín fyziky ho však v roku 1924 predložil francúzsky teoretický fyzik, jeden zo zakladateľov kvantovej mechaniky Louis de Broglie (Louis de Broglie; 1892 - 1987; rodák zo známeho šľachtického rodu rodina vo Francúzsku). A experimentálne to potvrdili v roku 1927 americkí vedci Clinton Davisson (1881–1958) a Lester Germer (1896–1971) v experimente o elektrónovej difrakcii. Slovo "difrakcia" je odvodené z latinského slova "diffractus", čo doslova znamená "zlomený, zlomený, ohýbajúci sa okolo prekážky vo vlnách." Difrakcia je jav vlny, ako je lúč svetla, ktorý sa šíri pri prechode úzkym otvorom alebo pri náraze na okraj prekážky. Myšlienka vlnovej povahy elektrónu slúžila ako základ pre rozvoj vlnovej mechaniky rakúskemu teoretickému fyzikovi, jednému z tvorcov kvantovej mechaniky Erwinovi Schrödingerovi (1887–1961) v roku 1926. Odvtedy oficiálna veda urobila malý pokrok v štúdiu povahy elektrónu.

V SKUTOČNOSTI ELEKTRON pozostáva z 13 fantómových častíc Po a má jedinečnú štruktúru. Detailné znalosti o elektróne sú tu zámerne vynechané, pretože informácie sú prezentované verejne a tieto poznatky by mohli predstavovať nebezpečenstvo, ak by sa dostali do rúk ľudí, ktorí chcú vytvoriť nový typ zbrane. Všimnime si len, že elektrón má nezvyčajné vlastnosti. To, čo sa dnes nazýva elektrina, je v skutočnosti zvláštny stav septónového poľa, na procesoch ktorého sa vo väčšine prípadov podieľa elektrón spolu s jeho ďalšími dodatočnými „zložkami“.

Zaujímavé informácie naznačujúce jedinečnosť elektrónu boli prezentované v knihe AllatRa:

« Anastasia: Ako môže pozorovateľ zmeniť svoje pozorovanie?
Rigden: Aby bola odpoveď na túto otázku jasná, urobme si krátky exkurz do kvantovej fyziky. Čím viac vedci študujú otázky, ktoré kladie táto veda, tým viac dochádzajú k záveru, že všetko na svete je veľmi úzko prepojené a neexistuje lokálne. Rovnaké elementárne častice existujú navzájom spojené. Podľa teórie kvantovej fyziky, ak súčasne vyvoláte tvorbu dvoch častíc, nebudú len v stave „superpozície“, teda súčasne na mnohých miestach. Ale aj zmena stavu jednej častice povedie k okamžitej zmene stavu inej častice, bez ohľadu na to, aká je od nej vzdialená, aj keď táto vzdialenosť presahuje hranice pôsobenia všetkých síl v prírode, ktoré sú známe súčasnému ľudstvu. .
Anastasia: Aké je tajomstvo takéhoto okamžitého spojenia?
Rigden: Teraz to vysvetlím. Predstavte si napríklad elektrón. Pozostáva z informačných tehál (alebo ako ich starovekí nazývali - „zrnká Poea“), ktoré mu dávajú jeho hlavné charakteristiky vrátane určenia jeho vnútorného potenciálu. Podľa moderných koncepcií sa elektrón pohybuje okolo jadra atómu ako na „stacionárnej dráhe“ (orbitále). Presnejšie, jeho pohyb teraz nie je reprezentovaný vo forme hmotného bodu s danou trajektóriou, ale vo forme elektrónového oblaku (bežný obraz elektrónu „rozmazaný“ po celom objeme atómu), ktorý má oblasti kondenzácie a výboja elektrického náboja. Elektrónový oblak ako taký nemá žiadne ostré hranice. Obežnou dráhou (orbitálom) nemáme na mysli pohyb elektrónu po určitej priamke, ale určitú časť priestoru, oblasť okolo jadra atómu, kde je najväčšia pravdepodobnosť, že sa elektrón v atóme nachádza (atómový orbitál). ) alebo v molekule (molekulárny orbitál) zostáva.

Takže elektrón, ako je známe, v hmotnom svete môže existovať v dvoch stavoch súčasne: častice a vlny. Môže sa prejaviť na rôznych miestach naraz, podľa rovnakej kvantovej fyziky. Opúšťa alebo presnejšie mizne zo svojej atómovej dráhy, elektrónu okamžite sa pohybuje, to znamená, že tu zmizne a objaví sa na inej obežnej dráhe.

Na tejto problematike je ale najzaujímavejšie to, čo vedci zatiaľ nevedia. Zoberme si napríklad elektrón atómu vodíka – prvok, ktorý je súčasťou vody, živých organizmov, prírodných minerálov a je jedným z najbežnejších prvkov vo vesmíre. Elektrónový oblak umiestnený okolo jadra atómu vodíka má guľovitý tvar. To je to, čo môže veda v súčasnej fáze zaznamenať. Vedci však ešte nevedia, že samotný elektrón stočený do špirály. Okrem toho môže byť táto špirála (jedna a tá istá) skrútená doľava aj doprava, v závislosti od umiestnenia náboja na nej. Práve vďaka tomuto tvaru špirály a zmene miesta koncentrácie náboja tento elektrón ľahko prechádza zo stavu častice do vlny a naopak.

Uvediem obrazný príklad. Predstavte si, že držíte v rukách pomaranč. Pomocou noža z neho opatrne odstránite šupku celú, v kruhu, akoby v špirále, pričom sa pohybujete z jedného z jej vrcholov, povedzme, z bodu A do druhého – bodu B. Ak sa takáto šupka oddelí od pomaranč, potom vo svojej obvyklej zloženej podobe bude mať tvar gule, sledujúcej obrysy pomaranča. A ak ho natiahnete, bude to vyzerať ako vlnité lano. Takže oranžová strana pomarančovej kôry bude v našom obrazovom príklade predstavovať elektrónovú špirálu, kde na povrchu v oblasti bodu A je vonkajší náboj a v oblasti bodu B od vo vnútri (na bielej strane šupky) je vnútorný náboj. Akákoľvek vonkajšia zmena v bode A (na oranžovej strane šupky) povedie k rovnakej okamžitej vnútornej, ale opačnej v sile a náraze, zmene v bode umiestnenom na bielej strane šupky pod vrchom B. Akonáhle vonkajší náboj elektrónu opadne, potom sa vplyvom vnútorného potenciálu špirála natiahne a elektrón prejde do vlnového stavu. Keď sa opäť objaví vonkajší náboj, ktorý vzniká v dôsledku interakcie vlny s hmotou, špirála sa stiahne a elektrón opäť prechádza do stavu častice. V časticovom stave má elektrón vonkajší negatívny náboj a ľavotočivú špirálu a vo vlnovom stave má pravotočivú špirálu a vonkajší kladný náboj. A celá táto premena nastáva vďaka ezoosmóze.

Pozorovateľ z trojrozmernej pozície môže, keď sú vytvorené určité technické podmienky, vidieť elektrón ako časticu. Ale Pozorovateľ z pozície vyšších dimenzií, ktorý bude vidieť náš hmotný svet vo forme energií, bude môcť pozorovať iný obraz štruktúry toho istého elektrónu. Najmä, že informačné tehly, ktoré tvoria tento elektrón, budú vykazovať výlučne vlastnosti energetickej vlny (predĺžená špirála). Navyše táto vlna bude vo vesmíre nekonečná. Jednoducho povedané, postavenie samotného elektrónu vo všeobecnom systéme reality je také, že sa bude nachádzať všade v hmotnom svete.

Anastasia: Môžeme povedať, že bude existovať bez ohľadu na to, či ho vidíme ako pozorovateľov trojrozmerného sveta alebo nie?

Rigden: Áno. Aby sme to pochopili, pozrime sa na iný príklad - so zrkadlom. Povedzme, že niekoľko základných informačných stavebných blokov tvorí štruktúru, ktorá predstavuje lokálny bod, určitý objekt. Umiestnime ho do stredu miestnosti, v ktorej je viacero zrkadiel umiestnených pod určitým uhlom tak, aby sa odrážalo v každom z nich. Objekt je teda v strede miestnosti, odráža sa v každom zrkadle a okrem toho ho vidíme, preto sú informácie o ňom aj v našom vedomí. Jedným slovom, informácie o tomto objekte sú súčasne prítomné na niekoľkých miestach. A ak odstránime jedno zo zrkadiel, potom tento objekt na danom mieste nebudeme pozorovať. Ale keď vrátime zrkadlo, objaví sa znova. To znamená, že informácie o ňom v zásade nezmizli. Je to tak, že za určitých podmienok na prejavenie informácií vidíme objekt, ale podmienky sa zmenili - nevidíme ho. Objektívne však tento objekt v informačnom zmysle na tom mieste naďalej existuje. Odraz môže mať nepretržitý tok, čo znamená, že tento objekt je v každom bode danej miestnosti (a mimochodom nielen miestnosti, ale aj priestoru za hranicami miestnosti), bez ohľadu na to, či ho vidíme. alebo nie.

Podľa kvantovej fyziky to, či elektrón zostane v časticovom stave, závisí od samotného aktu merania alebo pozorovania. Inými slovami, nemerateľný a nepozorovateľný elektrón sa nespráva ako častica, ale ako vlna. V tomto prípade pre neho existuje celé pole pravdepodobností, keďže je tu a teraz na mnohých miestach súčasne, teda v stave superpozície. Navyše, napriek tomu, že elektrón zaberá viacero pozícií, bude to ten istý elektrón a tá istá vlna. Superpozícia je možnosť súčasného bytia vo všetkých možných alternatívnych stavoch, kým sa neuskutoční výber, kým Pozorovateľ nevykoná meranie (výpočet daného objektu). Len čo Pozorovateľ zameria pozornosť na správanie sa elektrónu, ten sa v zmysle elektrónu okamžite zrúti na časticu, čiže z vlny sa zmení na hmotný objekt, ktorého polohu je možné lokalizovať. Jedným slovom, po zmeraní, takpovediac, výberu Pozorovateľa, bude jeden objekt umiestnený len na jednom mieste.

Anastasia: Oh, to je zaujímavá informácia! Zistenia kvantovej fyziky sa ukázali ako cenné pre tých, ktorí sa zaoberajú sebazdokonaľovaním. To istým spôsobom vysvetľuje dôvod, prečo človek zlyhá v meditácii. Veď čo prispieva k takpovediac „zhmotneniu“ meditačného procesu, teda prechodu z vlnenia do hmotného stavu, v ktorom energia opäť nadobúda vlastnosti hmoty? Je to pozorovanie a kontrola zo zvieracej podstaty. Inými slovami, meditácia nefunguje, keď sú zapnuté myšlienkové procesy charakteristické pre zvyčajný, denný stav vedomia. Mozog sa zároveň neustále snaží niečo identifikovať a lokalizovať objekt pozorovania. Táto situácia sa vyvíja, keď počas meditácie nie je Osobnosť dostatočne ponorená do zmeneného stavu vedomia alebo nad týmto stavom stratí kontrolu. To umožňuje Živočíšnej povahe zasahovať do procesu pozorovania, v dôsledku čoho sa rodia asociatívne obrazy a stráca sa Pravda. Vlna prechádza do hmoty. Akonáhle však „vypnete mozog“ s jeho myšlienkovými pochodmi a naplno sa zapojíte do meditácie, vďaka prejaveniu svojich hlbokých pocitov, dôjde k expanzii vedomia a hmota pozorovaná z Duchovného princípu sa zmení na vlnu. Splývate so skutočnou realitou sveta, stávate sa s ním jedným a zároveň cítite všetku jeho rozmanitosť, akoby vás bolo veľa a ste všade. Potom nastáva skutočná meditácia ako proces poznania Pravdy.

Rigden: Úplnú pravdu. Svet Živočíšnej povahy je svetom nadvlády hmoty a jej zákonov. Boží svet je svetom dokonalých energií. Keď ste v meditácii, v zmenenom stave vedomia, stávate sa súčasťou procesu, súčasťou tu božského prejavu. Len čo sa vo vás zapne Pozorovateľ zo Živočíšnej prírody, zdá sa vám, že skutočnosť vašej kontroly nad hmotou je potvrdená. V skutočnosti je preukázaná skutočnosť kontroly nad vami hmotou (Mysľou zvierat). V dôsledku toho sa stávate len viac prejaveným hmotným objektom, v skutočnosti sa meníte na korpuskulárny objekt všeobecnej hmoty (telo, z latinského corpusculum - „telo“, „najmenšia častica hmoty“) a riadite sa jej zákonmi. Ak prepnete do vlnového stavu, stanete sa súčasťou božského prejavu v tomto svete, to znamená Pozorovateľom z Duchovnej podstaty. Preto hovoria: čím je vo vás viac, tým budete.

V stave meditácie sa bežné vnímanie vytráca. Najmä pre skúseného meditujúceho, ak vezmeme do úvahy jeho stav v duchovnej praxi „Lotosový kvet“, vedomie sa skutočne výrazne rozširuje, presahuje hranice známeho sveta. Človek má pocit, že je zároveň všade. Môžeme povedať, že superpozícia v kvantovej fyzike, získanie vlnového stavu, je to isté ako v meditácii získanie stavu vstupu do vyšších dimenzií, kde už hmota nie je prítomná. Superpozícia v stave meditácie je, keď „vidíte“, v zmysle preciťovania hlbokými pocitmi, celý svet a jeho rôzne prejavy. Ale akonáhle sa Pozorovateľ sústredí na nejaký objekt, jeho vedomie sa zúži a obmedzí sa na objekt pozorovania. To znamená, že akonáhle si vyberiete a zameriate sa na konkrétne detaily, vlna sa premení na hmotu. Keď sa totiž sústredíte na detaily, trojrozmerné vnímanie zmizne a ostanú len detaily. Myšlienky zo Živočíšnej podstaty sú akýmsi nástrojom, silou pre zhmotňovanie predmetov a pocity z Duchovnej povahy sú silou pre rozširovanie vedomia, dosahujúce vyššie dimenzie.

Anastasia: Áno, aký zložitý je tento svet a aké očividné jednoduché veci v ňom môžu byť.

Rigden: Takže čo sa týka kvantovej fyziky... Na jednej strane tento koncept Pozorovateľa rozšíril hranice poznania vedcov, na druhej strane viedol do slepej uličky. Koniec koncov, pozícia superpozorovateľa dokazuje, že existuje nejaká obrovská sila, ktorá je schopná ovplyvňovať vesmír, všetky jeho objekty a všetky procesy, ktoré sa v ňom vyskytujú zvonku.

Anastasia: V skutočnosti je to ďalší spôsob, ako vedecky dokázať existenciu Boha?

Rigden: Áno. Človek má Dušu ako časticu božskej sily. Čím viac pretvára svoj vnútorný svet, čím viac sa jeho Osobnosť spája s Dušou, odhaľuje sa pred Bohom, tým viac sa duchovne stáva silnejším a získava možnosť ovplyvňovať hmotný svet z vyšších dimenzií. A čím viac takýchto ľudí je, tým je tento vplyv výraznejší a rozšírenejší. Super Pozorovateľ je Boh, ktorý môže všetko ovplyvniť. A človek ako Pozorovateľ z Duchovnej podstaty je Pozorovateľ, ktorý môže zasahovať do procesov sveta a meniť ich na mikroúrovni. Ľudia, samozrejme, majú prístup k určitým manipuláciám s hmotou z pozície Pozorovateľa zo Živočíšnej podstaty. Ale skutočný vplyv má človek len vtedy, keď je aktivovaný jeho Pozorovateľ z duchovnej podstaty.“

Na základe zákonov elektrolýzy, ktoré stanovil M. Faraday, írsky vedec D. Stoney predložil hypotézu, že vo vnútri atómu je elementárny náboj. A v roku 1891 Stoney navrhol nazvať tento náboj elektrónom. Množstvo náboja na elektróne sa často označuje e alebo .

Zákony elektrolýzy ešte nie sú dôkazom existencie elektrónu ako elementárneho elektrického náboja. Vznikol teda názor, že všetky jednomocné ióny môžu mať rôzne náboje a ich priemerná hodnota sa rovná náboju elektrónu. Na preukázanie existencie elementárneho náboja v prírode bolo potrebné merať náboje jednotlivých iónov a nie celkové množstvo elektriny. Okrem toho zostala otvorená otázka, či náboj súvisí s nejakou časticou hmoty. K riešeniu týchto otázok výrazne prispeli J. Perrin a J. Thomson. Študovali zákony pohybu častíc katódového žiarenia v elektrických a magnetických poliach. Perrin ukázal, že katódové lúče sú prúd častíc, ktoré nesú záporný náboj. Thomson zistil, že všetky tieto častice majú rovnaký pomer náboja k hmotnosti:

Okrem toho Thomson ukázal, že pre rôzne plyny je pomer častíc katódového žiarenia rovnaký a nezávisí od materiálu, z ktorého bola katóda vyrobená. Z toho by sme mohli usúdiť, že častice, ktoré tvoria atómy rôznych prvkov, sú rovnaké. Thomson sám dospel k záveru, že atómy sú deliteľné. Častice s negatívnym nábojom a veľmi malou hmotnosťou môžu byť vytrhnuté z atómu akejkoľvek látky. Všetky tieto častice majú rovnakú hmotnosť a rovnaký náboj. Takéto častice sa nazývali elektróny.

Experimenty Millikana a Ioffeho

Americký vedec R. Millikan experimentálne dokázal, že elementárny náboj existuje. Vo svojich pokusoch meral rýchlosť pohybu kvapiek oleja v rovnomernom elektrickom poli, ktoré vzniklo medzi dvoma elektrickými platňami. Kvapka sa nabila, keď sa zrazila s iónom. Porovnávali sa rýchlosti pohybu kvapky bez náboja a rovnakej kvapky po zrážke s iónom (ktorý získal náboj). Na základe znalosti intenzity poľa medzi doskami sa vypočítal náboj kvapky.

Millikanove experimenty zopakoval A.F. Ioffe. Namiesto kvapiek oleja použil kovové škvrny. Zmenou intenzity poľa medzi platňami dosiahol Ioffe rovnosť gravitácie a Coulombovej sily, pričom prachová častica zostala nehybná. Zrnko prachu bolo osvetlené ultrafialovým svetlom. Zároveň sa zmenil jeho náboj, aby sa vyrovnala gravitačná sila, bolo potrebné zmeniť intenzitu poľa. Na základe získaných hodnôt intenzity vedec usúdil pomer elektrických nábojov prachovej častice.

V experimentoch Millikan a Ioffe sa ukázalo, že náboje prachových častíc a kvapiek sa vždy náhle zmenili. Minimálna zmena poplatku bola:

Elektrický náboj akéhokoľvek nabitého telesa sa rovná celému číslu a je násobkom náboja elektrónu. Teraz existuje názor, že existujú elementárne častice - kvarky, ktoré majú zlomkový náboj ().

Náboj elektrónu sa teda považuje za rovný:

Príklady riešenia problémov

PRÍKLAD 1

PRÍKLAD 2

Elektrón je elementárna častica, ktorá je jednou z hlavných jednotiek v štruktúre hmoty. Elektrónový náboj je záporný. Najpresnejšie merania vykonali začiatkom dvadsiateho storočia Millikan a Ioffe.

Elektrónový náboj sa rovná mínus 1,602176487 (40)*10-19C.

Prostredníctvom tejto hodnoty sa meria elektrický náboj ostatných najmenších častíc.

Všeobecná koncepcia elektrónu

Fyzika častíc hovorí, že elektrón je nedeliteľný a nemá žiadnu štruktúru. Podieľa sa na elektromagnetických a gravitačných procesoch a patrí do skupiny leptónov, rovnako ako jeho antičastica pozitrón. Spomedzi ostatných leptónov má najnižšiu hmotnosť. Ak sa elektróny a pozitróny zrazia, dôjde k ich zničeniu. Takýto pár môže vzniknúť z gama kvanta častíc.

Pred meraním neutrína bol elektrón považovaný za najľahšiu časticu. V kvantovej mechanike je klasifikovaný ako fermión. Elektrón má tiež magnetický moment. Ak je v ňom zahrnutý aj pozitrón, potom sa pozitrón rozdelí ako kladne nabitá častica a elektrón sa nazýva negatrón ako častica so záporným nábojom.

Vybrané vlastnosti elektrónov

Elektróny sú klasifikované ako prvá generácia leptónov s vlastnosťami častíc a vĺn. Každý z nich je obdarený kvantovým stavom, ktorý je určený meraním energie, orientáciou spinu a ďalšími parametrami. Jeho príslušnosť k fermiónom sa prejavuje nemožnosťou mať dva elektróny v rovnakom kvantovom stave súčasne (podľa Pauliho princípu).

Študuje sa rovnakým spôsobom ako kvázičastica v periodickom kryštálovom potenciáli, ktorého efektívna hmotnosť sa môže výrazne líšiť od pokojovej hmotnosti.

Pohybom elektrónov dochádza k elektrickému prúdu, magnetizmu a tepelnému emf. Náboj elektrónu v pohybe vytvára magnetické pole. Vonkajšie magnetické pole však časticu vychyľuje z priameho smeru. Pri zrýchlení získava elektrón schopnosť absorbovať alebo emitovať energiu ako fotón. Jeho množstvo pozostáva z elektronických atómových obalov, ktorých počet a poloha určujú chemické vlastnosti.

Atómová hmotnosť pozostáva hlavne z jadrových protónov a neutrónov, zatiaľ čo hmotnosť elektrónov tvorí asi 0,06 % z celkovej atómovej hmotnosti. Elektrická Coulombova sila je jednou z hlavných síl schopných udržať elektrón blízko jadra. Keď sa však z atómov vytvoria molekuly a vzniknú chemické väzby, elektróny sa prerozdelia v novom vytvorenom priestore.

Nukleóny a hadróny sa podieľajú na vzhľade elektrónov. Izotopy s rádioaktívnymi vlastnosťami sú schopné emitovať elektróny. V laboratórnych podmienkach možno tieto častice študovať v špeciálnych prístrojoch a napríklad teleskopy z nich dokážu odhaliť žiarenie v plazmových oblakoch.

Otvorenie

Elektrón objavili nemeckí fyzici v devätnástom storočí, keď študovali katódové vlastnosti lúčov. Potom ju začali podrobnejšie študovať ďalší vedci a povýšili ju na úroveň samostatnej častice. Študovalo sa žiarenie a ďalšie súvisiace fyzikálne javy.

Napríklad tím vedený Thomsonom odhadol náboj elektrónu a hmotnosť katódového lúča, ktorých vzťah, ako zistili, nezávisí od materiálového zdroja.
A Becquerel zistil, že minerály samy o sebe vyžarujú žiarenie a ich beta lúče sú schopné byť vychýlené pôsobením elektrického poľa a hmotnosť a náboj si zachovávajú rovnaký pomer ako katódové lúče.

Atómová teória

Podľa tejto teórie sa atóm skladá z jadra a elektrónov okolo neho, usporiadaných do oblaku. Sú v určitých kvantovaných stavoch energie, ktorých zmena je sprevádzaná procesom absorpcie alebo emisie fotónov.

Kvantová mechanika

Začiatkom dvadsiateho storočia bola sformulovaná hypotéza, podľa ktorej hmotné častice majú vlastnosti tak samotných častíc, ako aj vĺn. Svetlo sa môže objaviť aj vo forme vlny (nazýva sa to de Broglieho vlna) a častíc (fotónov).

V dôsledku toho bola sformulovaná slávna Schrödingerova rovnica, ktorá popisovala šírenie elektrónových vĺn. Tento prístup sa nazýval kvantová mechanika. Bol použitý na výpočet elektrónových stavov energie v atóme vodíka.

Základné a kvantové vlastnosti elektrónu

Častica vykazuje základné a kvantové vlastnosti.

Medzi základné patrí hmotnosť (9,109 * 10 -31 kilogramov), elementárny elektrický náboj (teda minimálna časť náboja). Podľa doterajších meraní elektrón neobsahuje žiadne prvky, ktoré by mohli odhaliť jeho spodnú štruktúru. Niektorí vedci sú však toho názoru, že ide o bodovo nabitú časticu. Ako je uvedené na začiatku článku, elektronický elektrický náboj je -1,602 * 10 -19 C.

Aj keď je elektrón časticou, môže byť súčasne vlnou. Experiment s dvoma štrbinami potvrdzuje možnosť jeho súčasného prechodu oboma. To je v rozpore s vlastnosťami častice, kde je súčasne možný prechod len jednou štrbinou.

Predpokladá sa, že elektróny majú rovnaké fyzikálne vlastnosti. Preto ich preskupenie z pohľadu kvantovej mechaniky nevedie k zmene stavu systému. Funkcia elektrónových vĺn je antisymetrická. Preto jeho riešenia zanikajú, keď identické elektróny spadnú do rovnakého kvantového stavu (Pauliho princíp).

Electron. Vzdelávanie a štruktúra elektrónu. Magnetický monopól elektrónu.

(pokračovanie)

Časť 4. Štruktúra elektrónu.

4.1. Elektrón je dvojzložková častica, ktorá pozostáva iba z dvoch superhustých (kondenzovaných, koncentrovaných) polí – elektrického poľa-mínus a magnetického poľa-N. kde:

a) hustota elektrónov je maximálna možná v prírode;

b) rozmery elektrónov (D = 10 -17 cm alebo menej) - minimálne v prírode;

c) v súlade s požiadavkou minimalizácie energie všetky častice - elektróny, pozitróny, častice s zlomkovým nábojom, protóny, neutróny atď. musia mať (a mať) guľový tvar;

d) z doposiaľ neznámych dôvodov, bez ohľadu na energetickú hodnotu „rodičovského“ fotónu, sa absolútne všetky elektróny (a pozitróny) rodia úplne identické vo svojich parametroch (napríklad hmotnosť úplne všetkých elektrónov a pozitrónov je 0,511 MeV).

4.2. „Bolo spoľahlivo preukázané, že magnetické pole elektrónu je rovnakou integrálnou vlastnosťou ako jeho hmotnosť a náboj. Magnetické polia všetkých elektrónov sú rovnaké, rovnako ako ich hmotnosti a náboje.“ (c) To nám automaticky umožňuje urobiť jednoznačný záver o ekvivalencii hmotnosti a náboja elektrónu, teda: hmotnosti elektrónu. je ekvivalentom náboja a naopak - náboj elektrónu je ekvivalentom hmotnosti (pre pozitrón - podobne).

4.3. Táto vlastnosť ekvivalencie platí aj pre častice s zlomkovými nábojmi (+2/3) a (-1/3), ktoré sú základom kvarkov. To znamená: hmotnosť pozitrónu, elektrónu a všetkých čiastkových častíc je ekvivalentná ich náboju a naopak - náboje týchto častíc sú ekvivalentom hmotnosti. Preto je špecifický náboj elektrónu, pozitrónu a všetkých čiastkových častíc rovnaký (konšt.) a rovná sa 1,76 * 10 11 Kl/kg.

4.4. Pretože elementárne kvantum energie je automaticky elementárne kvantum hmotnosti, potom hmotnosť elektrónu (berúc do úvahy prítomnosť čiastkových častíc 1/3 a 2/3) musí mať hodnoty , násobky hmotností troch záporných polkvant. (Pozri tiež „Fotón. Štruktúra fotónu. Princíp pohybu. odsek 3.4.)

4.5. Určenie vnútornej štruktúry elektrónu je veľmi ťažké z mnohých dôvodov, je však veľmi zaujímavé zvážiť, aspoň pre prvé priblíženie, vplyv dvoch zložiek (elektrickej a magnetickej) na vnútornú štruktúru elektrónu. Pozri obr. 7.

Obr.7. Vnútorná štruktúra elektrónu, možnosti:

Možnosť 1. Každý pár negatívnych polovičných kvantových lalokov tvorí "mikroelektróny", ktoré potom tvoria elektrón. V tomto prípade musí byť počet „mikroelektrónov“ násobkom troch.

Možnosť #2. Elektrón je dvojzložková častica, ktorá pozostáva z dvoch ukotvených nezávislých pologuľových monopólov - elektrického (-) a magnetického (N).

Možnosť #3. Elektrón je dvojzložková častica, ktorá pozostáva z dvoch monopólov – elektrického a magnetického. V tomto prípade je v strede elektrónu umiestnený sférický magnetický monopól.

Možnosť číslo 4. Ďalšie možnosti.

Zdá sa, že možno zvážiť možnosť, keď elektrické (-) a magnetické polia (N) môžu existovať vo vnútri elektrónu nielen vo forme kompaktných monopólov, ale aj vo forme homogénnej látky, to znamená, že tvoria prakticky bezštruktúrnu látku. ? kryštalický? homogénne? častica. To je však veľmi pochybné.

4.6. Každá z navrhovaných možností má svoje výhody a nevýhody, napríklad:

a) Možnosti č.1. Elektróny tejto konštrukcie umožňujú ľahko vytvárať frakčné častice s hmotnosťou a nábojom, ktoré sú násobkom 1/3, ale zároveň sťažujú vysvetlenie vlastného magnetického poľa elektrónu.

b) Možnosť č.2. Tento elektrón je pri pohybe okolo jadra atómu svojim elektrickým monopólom neustále orientovaný k jadru a preto môže mať len dve možnosti rotácie okolo svojej osi - v smere alebo proti smeru hodinových ručičiek (vylúčenie Pauliho?) atď.

4.7. Pri zvažovaní uvedených (alebo novo navrhovaných) možností je nevyhnutné vziať do úvahy skutočné vlastnosti a charakteristiky elektrónu, ako aj množstvo povinných požiadaviek, napríklad:

Prítomnosť elektrického poľa (náboj);

Prítomnosť magnetického poľa;

Ekvivalencia niektorých parametrov, napríklad: hmotnosť elektrónu je ekvivalentná jeho náboju a naopak;

Schopnosť vytvárať čiastkové častice s hmotnosťou a nábojom násobkom 1/3;

Dostupnosť množiny kvantových čísel, spin atď.

4.8. Elektrón sa javil ako dvojzložková častica, v ktorej jedna polovica (1/2) je zhustené elektrické pole mínus (elektrický monopól mínus) a druhá polovica (1/2) je zhustené magnetické pole (magnetický monopól). -N). Treba však mať na pamäti, že:

Elektrické a magnetické polia sa za určitých podmienok môžu navzájom generovať (premeniť sa na seba);

Elektrón nemôže byť jednozložková častica a pozostáva zo 100 % z mínusového poľa, pretože jedno nabité mínusové pole sa rozpadne v dôsledku odpudivých síl. Preto musí byť vo vnútri elektrónu magnetická zložka.

4.9. Bohužiaľ nie je možné v tejto práci vykonať kompletnú analýzu všetkých výhod a nevýhod navrhovaných možností a vybrať jedinú správnu možnosť pre vnútornú štruktúru elektrónu.

Časť 5. "Vlnové vlastnosti elektrónu."

5.1. „Do konca roku 1924. uhol pohľadu, podľa ktorého sa elektromagnetické žiarenie správa čiastočne ako vlny a čiastočne ako častice, sa stal všeobecne akceptovaným... A práve v tom čase dostal Francúz Louis de Broglie, ktorý bol v tom čase postgraduálny študent, geniálny nápad: prečo by to isté nemohlo byť pre podstatu? Louis de Broglie urobil opačnú prácu na časticiach ako Einstein na svetelných vlnách. Einstein prirovnal elektromagnetické vlny k časticiam svetla; de Broglie spojil pohyb častíc so šírením vĺn, ktoré nazval vlny hmoty. De Broglieho hypotéza bola založená na podobnosti rovníc popisujúcich správanie svetelných lúčov a častíc hmoty a mala čisto teoretický charakter. Na potvrdenie alebo vyvrátenie boli potrebné experimentálne fakty.“ (c)

5.2. „V roku 1927 americkí fyzici K. Davisson a K. Germer zistili, že keď sa elektróny „odrážajú“ od povrchu kryštálu niklu, pri určitých uhloch odrazu sa objavujú maximá. Podobné údaje (vzhľad maxima) už boli dostupné z pozorovania difrakcie röntgenových vĺn na kryštálových štruktúrach. Výskyt týchto maxím v odrazených elektrónových lúčoch sa preto nedal vysvetliť iným spôsobom, ako na základe predstáv o vlnách a ich difrakcii, teda experimentálne boli dokázané vlnové vlastnosti častíc – elektrónov (a de Broglieho hypotéza). “(c)

5.3. Zváženie procesu objavenia sa korpuskulárnych vlastností fotónu načrtnutého v tejto práci (pozri obr. 5.) nám však umožňuje vyvodiť celkom jednoznačné závery:

a) keď vlnová dĺžka klesá od 10 -4 do 10- 10 (C) (C) (C) (C) (C) vidieť, že elektrické a magnetické polia fotónu sú hustejšie

(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C)(C) b) keď sa elektrické a magnetické polia na „deliacej čiare“ zhustia, začne sa rýchlo zvyšovať „hustota“ polí a už v oblasti röntgenového žiarenia je hustota poľa porovnateľná s hustotou „obyčajného “častice.

c) preto sa rtg fotón pri interakcii s prekážkou už neodráža od prekážky ako vlna, ale začína sa od nej odrážať ako častica.

5.4. To je:

a) už v oblasti mäkkého röntgenového žiarenia sa elektromagnetické polia fotónov stali tak hustými, že je veľmi ťažké zistiť ich vlnové vlastnosti. Citát: "Čím je vlnová dĺžka fotónu kratšia, tým ťažšie je zistiť vlastnosti vlny a tým výraznejšie sú vlastnosti častice."

b) v oblasti tvrdého röntgenového žiarenia a gama žiarenia sa fotóny správajú ako 100% častice a je takmer nemožné v nich zistiť vlnové vlastnosti. To znamená: röntgenový a gama fotón úplne stratí vlastnosti vlny a zmení sa na stopercentnú časticu. Citát: „Energia kvánt v oblasti röntgenového a gama žiarenia je taká vysoká, že žiarenie sa správa takmer úplne ako prúd častíc“ (c).

c) preto pri pokusoch o rozptyle rtg fotónu od povrchu kryštálu už nešlo o vlnu, ale o obyčajnú časticu, ktorá sa odrazila od povrchu kryštálu a zopakovala štruktúru kryštálovej mriežky.

5.5. Pred experimentmi K. Davissona a K. Germera už existovali experimentálne údaje o pozorovaní difrakcie röntgenových vĺn na kryštálových štruktúrach. Preto, keď získali podobné výsledky v experimentoch s rozptylom elektrónov na kryštáli niklu, automaticky pripísali vlnové vlastnosti elektrónu. Elektrón je však „pevná“ častica, ktorá má skutočnú pokojovú hmotnosť, rozmery atď. Nie elektrón-častica sa správa ako fotónová vlna, ale fotón z röntgenového žiarenia má (a vykazuje) všetky vlastnosti častice. Nie je to elektrón, ktorý sa odráža od prekážky ako fotón, ale fotón röntgenového žiarenia, ktorý sa odráža od prekážky ako častica.

5.6. Preto: elektrón (a iné častice) nemal, nemá a nemôže mať žiadne „vlnové vlastnosti“. A na zmenu tejto situácie neexistujú žiadne predpoklady, tým menej príležitostí.

Časť 6. Závery.

6.1 Elektrón a pozitrón sú prvé a fundamentálne častice, ktorých prítomnosť určila vzhľad kvarkov, protónov, vodíka a všetkých ostatných prvkov periodickej tabuľky.

6.2. Historicky sa jedna častica nazývala elektrón a dostala znamienko mínus (hmota) a druhá sa nazývala pozitrón a dostala znamienko plus (antihmota). „Dohodli sa, že budú považovať elektrický náboj elektrónu za negatívny v súlade s predchádzajúcou dohodou nazývať náboj elektrifikovaného jantáru negatívnym“ (c).

6.3. Elektrón sa môže objaviť (objaviť sa = zrodiť) len v páre s pozitrónom (pár elektrón-pozitrón). Objavenie sa aspoň jedného „nespárovaného“ (jediného) elektrónu alebo pozitrónu v prírode je porušením zákona o zachovaní náboja, všeobecnej elektrickej neutrality hmoty a je technicky nemožné.

6.4. K vytvoreniu elektrón-pozitrónového páru v Coulombovom poli nabitej častice dochádza po rozdelení elementárnych fotónových kvánt v pozdĺžnom smere na dve zložky: negatívnu - z ktorej sa vytvorí mínusová častica (elektrón) a pozitívnu - z ktorej vzniká plusová častica (pozitrón). Rozdelenie elektricky neutrálneho fotónu v pozdĺžnom smere na dve časti absolútne rovnakej hmotnosti, ale rozdielne v nábojoch (a magnetických poliach) je prirodzenou vlastnosťou fotónu, vyplývajúcou zo zákonov zachovania náboja atď. Prítomnosť „vo vnútri “ je vylúčený elektrón aj bezvýznamného množstva „plusových častíc“ a „vo vnútri“ pozitrónu – „mínusovej častice“. Prítomnosť elektricky neutrálnych „častíc“ (úlomky, kúsky, fragmenty atď.) materského fotónu vo vnútri elektrónu a protónu je tiež vylúčená.

6.5. Z neznámych dôvodov sa úplne všetky elektróny a pozitróny rodia ako štandardné častice „maximum-minimum“ (to znamená, že nemôžu byť väčšie a nemôžu byť menšie čo do hmotnosti, náboja, rozmerov a iných charakteristík). Tvorba akýchkoľvek menších alebo väčších plusových častíc (pozitrónov) a mínusových častíc (elektrónov) z elektromagnetických fotónov je vylúčená.

6.6. Vnútorná štruktúra elektrónu je jednoznačne predurčená sekvenciou jeho vzhľadu: elektrón je tvorený ako dvojzložková častica, ktorá je z 50 % zhustené elektrické pole mínus (elektrický monopól mínus) a z 50 % zhustené magnetické pole. pole (magnetický monopól-N). Tieto dva monopóly možno považovať za rôzne nabité častice, medzi ktorými vznikajú sily vzájomnej príťažlivosti (adhézie).

6.7. Magnetické monopóly existujú, ale nie vo voľnej forme, ale len ako zložky elektrónu a pozitrónu. V tomto prípade je magnetický monopól (N) integrálnou súčasťou elektrónu a magnetický monopól (S) je integrálnou súčasťou pozitrónu. Prítomnosť magnetickej zložky „vo vnútri“ elektrónu je povinná, pretože iba magnetický monopol-(N) môže vytvoriť veľmi silnú (a bezprecedentnú pevnosť) väzbu s jednorazovo nabitým elektrickým monopolom mínus.

6.8. Elektróny a pozitróny majú najväčšiu stabilitu a sú to častice, ktorých rozpad je teoreticky a prakticky nemožný. Sú nedeliteľné (v zmysle náboja a hmotnosti), to znamená: samovoľné (alebo vynútené) rozdelenie elektrónu alebo pozitrónu na niekoľko kalibrovaných alebo „rôzne veľkých“ častí je vylúčené.

6.9. Elektrón je večný a nemôže „zmiznúť“, kým nenarazí na inú časticu, ktorá má elektrické a magnetické náboje rovnakej veľkosti, ale opačného znamienka (pozitrón).

6.10. Keďže z elektromagnetických vĺn sa môžu objaviť iba dve štandardné (kalibrované) častice: elektrón a pozitrón, potom sa na ich základe môžu objaviť iba štandardné kvarky, protóny a neutróny. Preto všetka viditeľná (baryonická) hmota nášho a všetkých ostatných vesmírov pozostáva z rovnakých chemických prvkov (periodickej tabuľky) a všade platia rovnaké fyzikálne konštanty a základné zákony, podobné „našim“ zákonom. Výskyt „iných“ elementárnych častíc a „iných“ chemických prvkov v akomkoľvek bode v nekonečnom priestore je vylúčený.

6.11. Všetka viditeľná hmota v našom vesmíre vznikla z fotónov (pravdepodobne z mikrovlnnej oblasti) podľa jedinej možnej schémy: fotón → elektrón-pozitrónový pár → frakčné častice → kvarky, gluón → protón (vodík). Preto všetka „pevná“ hmota nášho vesmíru (vrátane Homo sapiens) sú kondenzované elektrické a magnetické polia fotónov. V Kozme neexistovala žiadna iná „hmota“ na jej formovanie, nie je a ani nemôže byť.

P.S. Je elektrón nevyčerpateľný?

Elektrón je teda elementárna častica, ktorá je záporne nabitá. Elektróny tvoria hmotu, ktorá tvorí všetky veci. Všimnime si tiež, že elektrón je fermión, čo naznačuje jeho polovičný celočíselný spin a má tiež duálnu povahu, pretože môže byť buď časticou hmoty alebo vlnou. Ak sa jeho vlastnosť považuje za hmotnosť, potom sa predpokladá jeho prvá podstata.

Hmotnosť elektrónu má rovnakú povahu ako hmotnosť akéhokoľvek iného makroskopického objektu, ale všetko sa zmení, keď sa rýchlosť pohybu hmotných častíc priblíži rýchlosti svetla. V tomto prípade vstupuje do platnosti relativistická mechanika, ktorá je nadmnožinou klasickej mechaniky a rozširuje sa aj na prípady pohybu telies pri vysokých rýchlostiach.

Takže v klasickej mechanike pojem „pokojová hmotnosť“ neexistuje, pretože sa verí, že hmotnosť telesa sa počas pohybu nezmení. Túto okolnosť potvrdzujú aj experimentálne fakty. Tento fakt je však len približný pre prípad nízkych otáčok. Nízkymi rýchlosťami rozumieme rýchlosti oveľa menšie ako rýchlosť svetla. V situácii, keď je rýchlosť telesa porovnateľná s rýchlosťou svetla, sa mení hmotnosť akéhokoľvek telesa. Elektrón nie je výnimkou. Okrem toho má tento vzor dostatočný význam špecificky pre mikročastice. To je odôvodnené skutočnosťou, že práve v mikrokozme sú možné také vysoké rýchlosti, pri ktorých sú zmeny hmotnosti viditeľné. Navyše, v mikroskopickom meradle sa tento efekt vyskytuje nepretržite.

Zvýšenie hmotnosti elektrónov

Takže keď sa častice (elektróny) pohybujú relativistickou rýchlosťou, ich hmotnosť sa mení. Navyše, čím väčšia je rýchlosť častice, tým väčšia je jej hmotnosť. Keď sa rýchlosť častice blíži rýchlosti svetla, jej hmotnosť má tendenciu k nekonečnu. V prípade, že je rýchlosť častice nulová, hmotnosť sa rovná konštante, ktorá sa nazýva pokojová hmotnosť vrátane pokojovej hmotnosti elektrónu. Dôvod tohto efektu spočíva v relativistických vlastnostiach častice.

Faktom je, že hmotnosť častice je priamo úmerná jej energii. To isté je zase priamo úmerné súčtu kinetickej energie častice a jej pokojovej energie, ktorá obsahuje pokojovú hmotnosť. Prvý člen v tomto súčte teda spôsobuje zvýšenie hmotnosti pohybujúcej sa častice (ako dôsledok zmeny energie).

Číselná hodnota pokojovej hmotnosti elektrónu

Pokojová hmotnosť elektrónu a iných elementárnych častíc sa zvyčajne meria v elektrónvoltoch. Jeden elektrónvolt sa rovná energii vynaloženej elementárnym nábojom na prekonanie rozdielu potenciálu jedného voltu. V týchto jednotkách je pokojová hmotnosť elektrónu 0,511 MeV.