Электрон

Электро́н (от др.-греч. ἤλεκτρον «янтарь»[5]) — субатомная частица (обозначается символом e−
 или β−
), чей электрический заряд отрицателен и равен по модулю одному элементарному электрическому заряду[6]. Электроны принадлежат к первому поколению лептонных частиц[7] и обычно считаются фундаментальными частицами, поскольку у них нет известных компонентов или субструктур[8]. Электрон имеет массу, которая составляет приблизительно 1/1836[en] массы протона[9]. Квантово-механические свойства электрона включают собственный угловой момент (спин) полуцелого значения, выраженного в единицах приведённой постоянной Планка, ħ, что делает их фермионами. В связи с этим никакие два электрона не могут занимать одно и то же квантовое состояние в соответствии с принципом запрета Паули[7]. Как и все элементарные частицы, электроны обладают свойствами как частиц, так и волн: они могут сталкиваться с другими частицами и могут дифрагировать как свет. Волновые свойства электронов легче наблюдать экспериментально, чем свойства других частиц, таких как нейтроны и протоны, потому что электроны имеют меньшую массу и, следовательно, большую длину волны де Бройля для равных энергий.

Электроны играют существенную роль во многих физических явлениях, таких как электричество, магнетизм, химия и теплопроводность, а также участвуют в гравитационных, электромагнитных и слабых взаимодействиях. Поскольку электрон имеет заряд, его окружает электрическое поле, и если этот электрон движется относительно наблюдателя, то наблюдатель увидит также магнитное поле. Электромагнитные поля, создаваемые другими источниками, будут влиять на движение электрона в соответствии с законом Лоренца. Электроны излучают или поглощают энергию в виде фотонов при ускоренном движении. Лабораторные приборы способны улавливать отдельные электроны, а также электронную плазму с помощью электромагнитных полей. Специальные телескопы наблюдают электронную плазму в космическом пространстве. Свойства электронов используются во многих технологических процессах, приборах и устройствах, таких как трибология, электролиз, электрохимия, аккумуляторные технологии, электроника, сварка, электронно-лучевые трубки, фотоэлектричество, солнечные панели, электронные микроскопы, лучевая терапия, лазеры, детекторы на основе ионизации газов[en] и ускорители частиц.

A round glass vacuum tube with a glowing circular beam inside
Пучок электронов, отклоняемый по окружности магнитным полем<[24].
Джозеф Джон Томсон
Роберт Милликен
Three concentric circles about a nucleus, with an electron moving from the second to the first circle and releasing a photon
Модель атома Бора, показывающая состояния электрона с энергией, квантованной согласно натуральному числу n. Электрон, переходящий на более низкую орбиту, излучает фотон, равный разности энергий между орбитами.
A spherically symmetric blue cloud that decreases in intensity from the center outward
В квантовой механике поведение электрона в атоме описывается орбиталью, которая представляет собой распределение вероятностей, а не орбиту. На рисунке штриховка указывает на относительную вероятность «найти» электрон, имеющий энергию, соответствующую данным квантовым числам, в этой точке.
A table with four rows and four columns, with each cell containing a particle identifier
Стандартная модель элементарных частиц. Электрон (символ e) находится слева.
A three dimensional projection of a two dimensional plot. There are symmetric hills along one axis and symmetric valleys along the other, roughly giving a saddle-shape
Пример антисимметричной волновой функции для квантового состояния двух идентичных фермионов в одномерном ящике. Если частицы меняются местами, волновая функция меняет знак.
A sphere with a minus sign at lower left symbolizes the electron, while pairs of spheres with plus and minus signs show the virtual particles
Схематическое изображение виртуальных пар электрон-позитрон, случайным образом появляющихся рядом с электроном (внизу слева).
A graph with arcs showing the motion of charged particles
Частица с зарядом q (слева) движется со скоростью v через магнитное поле B, ориентированное на наблюдателя. Для электрона q отрицательно, поэтому он движется по изогнутой траектории вверх.
A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon
Здесь тормозное излучение создаётся электроном e, отклоняемым электрическим полем атомного ядра. Изменение энергии E2 − E1 определяет частоту f излучаемого фотона.
Плотности вероятности для первых нескольких орбиталей атома водорода в поперечном сечении. Энергетический уровень связанного электрона определяет занимаемую им орбиталь, а цвет отражает вероятность нахождения электрона в окрестности данной точки.
Four bolts of lightning strike the ground
Разряд молнии состоит в основном из потока электронов[125]. Электрический потенциал, необходимый для молнии получается за счёт трибоэлектрического эффекта[126][127].
The plot starts at zero and curves sharply upward toward the right
Лоренц-фактор как функция скорости. Начинаясь со значения 1, он уходит в бесконечность при стремлении v к c.
A photon approaches the nucleus from the left, with the resulting electron and positron moving off to the right
Парное рождение электрона и позитрона, вызванное тесным сближением фотона с ядром атома. Символ молнии представляет собой обмен виртуальным фотоном, при этом действует электрическая сила. Угол между частицами очень мал[145].
A branching tree representing the particle production
Протяжённый воздушный ливень, вызванный энергетическим космическим лучом, проникающим в атмосферу Земли.
A swirling green glow in the night sky above snow-covered ground
Полярные сияния в основном вызываются энергичными электронами, попадающими в атмосферу[164].
Во время испытаний в аэродинамической трубе НАСА модель космического челнока подвергается воздействию пучка электронов, имитирующего эффект ионизирующих газов при входе в атмосферу[174].