Электрон

I

Электро́н (символ е-, e)

первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть Атомов; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.

Современные значения заряда (e) и массы (me) Э. равны:

e = — 4,803242(14)․10-10 ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)․10-19Кулон,

me = 0,9109534(47)․10-27г = 0,5110034(14) Мэв/с2,

где с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э. равен 1/2 (в единицах Планка постоянной (См. Планка постоянная) ), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике (См. Ферми — Дирака статистика). Магнитный момент Э. — μ = 1,0011596567(35) μ0, где μ0 — Магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов (См. Лептоны).

Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном. Название «Э.» [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова élektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд). Античастица (См. Античастицы) Э. — позитрон (e+) открыта в 1932.

Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям. Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r0 = е2/тес2~10-13см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (См. Бройль) (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля). Де-бройлевская длина волны Э. равна , где υ — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц).

Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению (См. Шрёдингера уравнение) для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению (См. Дирака уравнение) — для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов (См. Периодическая система элементов) Д. И. Менделеева, а также природу химической связи (См. Химическая связь) атомов в молекулах.

Э. — член единого обширного семейства элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (См. Мюоны) (μ-) на электрон, электронное Антинейтрино ( ) и мюонное Нейтрино (νμ):

,

а также Бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:

.

Последняя реакция является источником β-лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий (См. Слабые взаимодействия). Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два γ-кванта

e- + e+ → 2γ.

С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов (См. Пи-мезоны):

e- + е+ → π- + π+.

В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J//ψ-частица (см. Резонансы, Элементарные частицы).

Релятивистская квантовая теория Э. (Квантовая электродинамика) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.

(где a — 1/137,036 — Тонкой структуры постоянная) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля).

Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.

Л. И. Пономарев.

II

Электро́н

редко употребляемое название магниевых сплавов (См. Магниевые сплавы). Под таким названием в 20-х гг. 20 в. появились первые промышленные магниевые сплавы на основе систем Mg — Al — Zn и Mg — Mn, содержащие до 10% Al, до 3% Zn и до 2,5% Mn.

III

Электро́н («Электро́н»,)

наименование серии советских искусственных спутников Земли (ИСЗ) для исследования радиационного пояса Земли, космических лучей, химического состава околоземного космического пространства, коротковолнового излучения Солнца и радиоизлучения галактики, микрометеоритов и др. «Э.-1» и«Э.-3» имели массу 350 кг, диаметр 0,75 м, длину 1,3 м-, «Э.-2» и «Э.-4» — массу 445 кг, диаметр 1,8 м, длину 24 м. Измерения, проведённые с помощью ИСЗ «Э.», позволили изучить временные вариации характеристик околоземного космического пространства при различных уровнях солнечной активности. «Э.» запускались попарно одной ракетой-носителем.

Полёты искусственных спутников Земли «Электрон»