Naon hiji éléktron? Massa jeung muatan tina hiji éléktron

Éléktron - partikel fundaméntal, salah sahiji jalma anu unit struktural zat. Numutkeun klasifikasi nu mangrupakeun fermion (partikel kalawan satengah integral spin, dingaranan fisikawan Enrico Fermi) jeung leptons (partikel kalawan satengah-integer spin, ulah ilubiung dina interaksi kuat, salah sahiji opat utama dina fisika). Jumlah Baryon tina éléktron nyaeta nol, kitu ogé leptons lianna.

Nepi ka ayeuna eta ieu dipercaya yén éléktron - hiji SD, nu mangrupakeun indivisible, nu boga struktur partikel a, tapi élmuwan boga pamadegan béda kiwari. What is the éléktron dina presentasi fisika modéren?

Sajarah ngaran

Malah di naturalis Yunani noticed nu Amber, pre-digosok kalayan bulu, metot objék leutik, nyaéta némbongkeun sipat éléktromagnétik. Nami éléktron nampi ti ἤλεκτρον Yunani, nu hartina "Amber". Istilah ngusulkeun George. Stoney dina 1894, sanajan partikel nu kapanggih ku J .. Thompson dina 1897. Ieu hese neangan anu ngabalukarkeun ieu massa leutik tur muatan tina éléktron janten pikeun manggihan hiji pangalaman decisive. The gambar mimiti partikel éta Charles Wilson ku kaméra husus, nu geus dipaké sanajan dina percobaan modern jeung ieu ngaran keur ngahargaan Na.

Hiji kanyataan metot nyaeta salah sahiji preconditions pikeun bubuka hiji éléktron anu nyebutkeun ngeunaan Benjamin Franklin. Dina 1749 anjeunna dimekarkeun hipotesa yen listrik - zat bahan. Nagara ieu aya di bukuna anu munggaran dipaké istilah sapertos biaya positif jeung negatif, ngurangan kapasitor, batré jeung partikel listrik. Muatan husus tina éléktron nu dianggap négatip, sarta proton nu - positif.

Kapanggihna éléktron

Dina 1846, konsep hiji "atom listrik" ieu dipaké dina bukuna, ahli fisika Jerman Wilhelm Weber. Maykl Faradey manggihan istilah "ion", nu ayeuna, sugan, terang sadaya masih di sakola. Patarosan alam listrik aub loba sarjana eminent kayaning fisikawan Jerman sarta matématikawan Julius Plucker, Zhan Perren, anu Inggris fisikawan Uilyam Kruks, Ernest Rutherford jeung sajabana.

Ku kituna, saméméh Dzhozef Tompson hasil réngsé percobaan kawentar sarta dibuktikeun ayana partikel nu leuwih leutik ti hiji atom, dina karya widang loba elmuwan jeung kapanggihna bakal jadi mungkin, aranjeunna geus henteu dipigawé karya kolosal ieu.

Dina 1906, Dzhozef Tompson narima Hadiah Nobel. Pangalaman éta saperti kieu: ngaliwatan elat logam paralel widang listrik, katoda ray balok anu kaliwat. Tuluy maranehna bakal geus dipigawé ku cara nu sami, tapi sistem coil nyieun médan magnét. Thompson kapanggih yén nalika hiji médan listrik deflected balok, jeung sarua nu ditempo ku aksi magnét, kumaha balok katoda ray lintasan moal robah mun maranéhna acted duanana widang ieu dina babandingan nu tangtu, nu gumantung kana laju partikel.

Saatos itungan Thompson diajar yén laju partikel ieu téh nyata leuwih handap laju cahaya, sareng ieu dimaksudkan yén maranéhna kudu massa. Ti titik ieu fisika geus datang ka yakin yén partikel kabuka soal kaasup kana atom nu salajengna dikonfirmasi ku Rutherford. Anjeunna disebut "model planet atom".

Paradoxes tina dunya kuantum

Sual naon constitutes hiji cukup éléktron nyusahkeun, sahenteuna dina tahap ieu ngembangkeun elmu. Sateuacan tempo eta, anjeun perlu ngahubungan salah sahiji paradoxes fisika kuantum nu malah nu élmuwan teu bisa ngajelaskeun. Ieu nu percobaan dua-sesela kawentar, dijelaskeun sipat dual tina éléktron.

panggih nyaeta yén méméh "gun", firing partikel, pakakas pigura jeung lawang rectangular nangtung. Balik nya geus témbok, dina nu bakal ditalungtik ngambah sahiji hits. Ku kituna, Anjeun mimitina kudu ngarti kumaha masalah behaves. Cara panggampangna pikeun nempo kumaha carana ngamimitian bal ténis mesin. Bagian tina manik digolongkeun kana liang, jeung ngambah hasil témbok di ditambahkeun dina band nangtung tunggal. Mun dina jarak nu tangtu pikeun nambahkeun sejen ngambah liang sami bakal ngahasilkeun masing-masing dua pita.

Gelombang ogé kalakuanana béda dina situasi saperti. Mun témbok bakal némbongkeun ngambah tabrakan kalayan gelombang, dina kasus hiji band lawang bakal ogé salah. Najan kitu, hal anu ngarobah dina kasus tina dua slits. Gelombang ngaliwatan liang, dibagi satengah. Mun luhureun hiji gelombang meets handap sejen, aranjeunna ngabolaykeun saling, jeung pola gangguan (sababaraha stripes nangtung) bakal muncul dina témbok. Teundeun di NANGTANG gelombang bakal ninggalkeun tanda a, jeung tempat dimana aya silih quenching, teu.

kapanggihna endah

Kalayan bantuan ti percobaan luhur, ilmuwan jelas tiasa demonstrate ka dunya éta selisih kuantum jeung fisika klasik. Nalika aranjeunna dimimitian firing éléktron témbok, biasana lumangsung dina tanda nangtung dina eta: sababaraha partikel kawas bal ténis murag kana jurang, sarta sababaraha mah henteu. Tapi nu sagala robah, nalika aya liang kadua. Dina témbok wangsit nu pola gangguan! Fisika munggaran mutuskeun yén éléktron ngaganggu saling sarta mutuskeun pikeun hayu aranjeunna hiji-hiji. Sanajan kitu, sanggeus sababaraha jam (speed éléktron pindah téh masih leuwih handap ti laju cahaya) deui mimiti némbongkeun hiji pola gangguan.

péngkolan kaduga

Éléktronik bareng jeung partikel lianna tangtu kayaning foton, némbongkeun hiji dualitas gelombang-partikel (ogé ngagunakeun istilah "kuantum-gelombang dualisme"). Kawas ucing Schrödinger nu duanana hirup jeung maot, dina kaayaan éléktron tiasa duanana corpuscular sarta gelombang.

Sanajan kitu, lengkah saterusna dina eksperimen ieu geus dihasilkeun malah leuwih mysteries: partikel fundaméntal, nu seemed uninga sagalana, dibere hiji heran luar biasa. Fisika mutuskeun install dina liang scoping alat pikeun konci, ngaliwatan nu sesela partikel nu aya, sarta kumaha aranjeunna manifest diri salaku gelombang. Tapi pas eta ieu nempatkeun mékanisme ngawaskeun kana témbok aya ukur dua pita pakait jeung dua liang, sarta euweuh pola gangguan! Pas dina "shadowing" cleaned, partikel mimiti deui ka némbongkeun sipat gelombang sakumaha lamun manehna terang yén manéhna geus teu saurang anu ningali.

téori lianna

Fisikawan Lahir ngusulkeun yén partikel nu teu ngahurungkeun kana gelombang sacara harfiah. Elektron "ngandung" gelombang tina probabilitas, nu méré hiji pola gangguan. partikel ieu boga hak milik superposition, hartina maranéhna tiasa mana di hiji probabiliti nu tangtu, sarta ku kituna maranéhanana bisa dibarengan ku kitu "gelombang".

Tapi, hasilna mangrupakeun atra: ayana mere panitén mangaruhan hasil percobaan. Sigana luar biasa, tapi teu hijina conto nanaon na. percobaan Fisika anu dilumangsungkeun dina bagian badag ibu, sakali objek bagean ieu thinnest aluminium foil. Elmuwan geus dicatet yén kanyataan mere sababaraha ukuran mangaruhan suhu obyék. Sifat fenomena ieu aranjeunna ngajelaskeun teu acan di gaya.

struktur

Tapi naon constitutes éléktron? Dina tahap ieu, elmu modern teu bisa ngajawab patarosan ieu. Nepi ka ayeuna eta dianggap partikel fundaméntal indivisible, tapi kiwari élmuwan téh condong kana yakin yén éta diwangun ku struktur malah leuwih leutik.

Muatan husus tina éléktron ogé dianggap hiji dasar, tapi nu kiwari quark kabuka kalayan muatan fractional. Aya sababaraha téori salaku naon constitutes hiji éléktron.

Dinten ieu kami bisa ningali artikel, nu nandeskeun yén élmuwan éta bisa ditilik éléktron. Sanajan kitu, ieu téh ukur sabagean leres.

percobaan anyar

élmuwan Soviét deui dina eighties abad panungtungan geus dianggap yén éléktron bisa dibagi tilu quasiparticles. Dina 1996 anjeunna junun ditilik kana spinon na Holon, sarta anyar fisikawan Van den brink sarta timnya ieu dibagi kana spinon partikel sarta orbiton. Sanajan kitu, bengkahna nyaéta dimungkinkeun pikeun ngahontal ukur dina kaayaan husus. percobaan bisa dilumangsungkeun dina kaayaan tina hawa pisan low.

Nalika éléktron nu "tiis" jeung enol absolut, nu ngeunaan -275 darajat Celsius, maranéhna méh ngeureunkeun jeung formulir antara aranjeunna jenis zat, upami merging kana partikel tunggal. Dina kaayaan sapertos, sarta fisika bisa niténan quasiparticles, nu "mangrupa" hiji éléktron.

inpo operator

radius éléktron leutik pisan, eta sarua jeung ^2,81794. 10 ^-13 cm, tapi tétéla éta komponén na boga ukuran leuwih leutik. Tiap tina tilu bagian kana nu junun "ngabagi" éléktron, mawa informasi ngeunaan eta. Orbiton, sakumaha nami ngakibatkeun, éta ngandung data dina partikel gelombang orbital. Spinon jawab nu spin tina éléktron, jeung Holon Kami ngabejaan ngeunaan muatan éta. Ku kituna, fisika nu misah bisa niténan nagara béda éléktron dina bahan niatna leuwih tiis. Aranjeunna junun ngabasmi pasangan "holon-spinon" jeung "spinon-orbiton", tapi henteu kabeh tilu babarengan.

téknologi anyar

Fisikawan anu kapanggih éléktron kungsi antosan sababaraha dekade sateuacan dugi kapanggihna maranéhna geus dilarapkeun dina kaperluan praktis. Kiwari téknologi manggihan pamakéan dina sababaraha taun, geus cukup pikeun nginget graphene - bahan endah diwangun ku atom karbon dina lapisan tunggal. The bengkahna tina éléktron bakal mantuan? Élmuwan ngaduga yén kreasi komputer kuantum, laju diantarana, numutkeun aranjeunna, sababaraha puluhan kali leuwih badag batan nu ti komputer pangkuatna dinten ieu.

Naon rusiah tina téhnologi komputer kuantum? Ieu bisa disebut optimasi basajan. Dina komputer konvensional, nu bagian indivisible minimum informasi - bit. Tur upami anggap we data kalayan hal visual, hal pikeun mobil ukur dua pilihan. Bit mungkin ngandung boh enol atawa salah, éta téh bagian tina kode biner.

metoda anyar

Ayeuna hayu urang ngabayangkeun yen dina bit ngandung jeung enol, sarta unit - a "bit kuantum" atawa "kubus". Peran variabel basajan bakal muterkeun spin tina éléktron (eta tiasa muterkeun boh jarum jam atanapi counterclockwise). Teu kawas bit kubus basajan bisa nedunan sababaraha fungsi sakaligus, sarta alatan kanaékan ieu bakal lumangsung speed, massa éléktron lemah sareng muatan henteu penting di dieu.

Ieu bisa dipedar ku conto labyrinth nu. Pikeun kaluar ti dinya, anjeun kudu nyobaan loba pilihan béda ti nu ngan hiji bakal bener. komputer Tradisional malah solves masalah gancang, acan di hiji wanci ukur bisa dianggo kana masalah tunggal. Anjeunna enumerates sagala pilihan dina hiji saluran, sarta ahirna manggih cara kaluar. Komputer kuantum, hatur nuhun kana kyubita dualitas bisa ngajawab loba masalah sakaligus. Anjeunna bakal marios sadaya pilihan henteu on garis, sarta dina momen tunggal dina jangka waktu, sarta ogé ngajawab masalah. kasusah téh ngan di jadi jauh téh keur meunang loba karya dina obyek kuantum - ieu bakal dijadikeun dadasar pikeun generasi anyar komputer.

aplikasi

Kalolobaan jalma make komputer di tingkat rumah tangga. Kalawan proyék ieu alus teuing jadi jauh jeung PCS konvensional, tapi keur prediksi acara husus rébuan, meureun ratusan rébu tina variabel, mesin kudu saukur gede pisan. komputer kuantum sakumaha gampang Cope jeung hal saperti prediksi cuaca salila sabulan, pengobatan musibah tur data prediksi na, sarta ogé bakal nedunan komputer matematik kompléks nu mibanda sababaraha variabel pikeun fraksi kadua, sadaya sareng processor tina sababaraha atom. Ku kituna éta mungkin, pisan pas komputer urang pangkuatna anu kertas-ipis.

tinggal cageur

téhnologi komputer kuantum bakal nyieun kontribusi badag pikeun ubar. Umat manusa bakal tiasa nyieun nanomachinery kalawan poténsi kuat, kalayan pitulung maranéhanana, eta bakal mungkin teu ukur keur nangtukeun jenis panyakitna kasakit ku saukur nempo sakabeh awakna tina jero, tapi ogé nyadiakeun perawatan médis tanpa bedah: robot leutik kalawan "brains" lian ti komputer bisa nedunan sagala operasi.

revolusi dilawan dina widang kaulinan komputer. mesin kuat yén instan bisa ngajawab masalah, bakal tiasa maénkeun kaulinan kalayan grafik incredibly realistis, teu tebih kaluar geus jeung alam komputer sareng immersion pinuh.