Kas ir elektronu? Masu un maksa elektronu

Electron - būtiska daļiņa, kas ir viens no tiem, kas ir struktūrvienības vielas. Saskaņā ar klasifikāciju ir fermioni (daļiņu ar pusi neatņemama spin nosauca fiziķis Enriko Fermī) leptonus (daļiņas ar pus-skaitlim spin, nepiedalās spēcīgu mijiedarbību, viens no četriem galvenajiem fizikā). Barioni numurs elektronu ir nulle, kā arī citi Leptons.

Vēl nesen tika uzskatīts, ka elektronu - pamatskolas, kas ir nedalāms, kas nav struktūra daļiņu, bet zinātnieki ir atšķirīgs viedoklis šodien. Kas ir elektronu uzrādot mūsdienu fizikas?

Vēsture nosaukuma

Pat Senajā Grieķijā naturālistu ievērojuši, ka dzintars, iepriekš berzēja ar kažokādu, piesaista nelielus priekšmetus, piemēram, piemīt elektromagnētiskās īpašības. No elektrona nosaukums saņemti no grieķu ἤλεκτρον, kas nozīmē "dzintars". Termins ierosināja George. Stoney 1894.gadā, lai gan daļiņu atklāja J .. Thompson 1897. gadā. Tas bija grūti atrast iemesls tam ir maza masa un maksa elektronu kļuva rast izšķirošo pieredzi. Pirmie attēli ar daļiņu bija Charles Wilson ar speciālu kameru, kas tiek izmantots pat mūsdienu eksperimentos un nosaukts viņa godu.

Interesants fakts ir tas, ka viens no priekšnoteikumiem atvēršanai elektronu ir teiciens par Benjamin Franklin. In 1749 viņš izstrādāja hipotēzi, ka elektrība - būtisku vielu. Tas ir viņa darbi pirmo reizi tika izmantoti termini, piemēram, pozitīvo un negatīvo maksas, kondensatora izlādes, bateriju un elektrisko daļiņām. Īpašā maksa elektronu tiek uzskatīta par negatīvu, un protonu - pozitīvs.

Atklājums elektronu

In 1846, jēdziens par "atoma elektroenerģijas" tika izmantots viņa darbos, Vācijas fiziķis Vilhelms Weber. Maykl Faradey atklāja terminu "jonu", kas tagad ir, iespējams, zina visi vēl skolā. Jautājums par elektroenerģijas dabas iesaistīti daudzi ievērojami zinātnieki, piemēram, vācu fiziķis un matemātiķis Julius Plucker, Zhan Perren, angļu fiziķis Uilyam Kruks, Ernests Rutherford un citi.

Tātad, pirms Dzhozef Tompson sekmīgi pabeidzis savu slaveno eksperimentu un izrādījās, ka pastāv daļiņu mazākas nekā atoma, jo lauka darbā daudzu zinātnieku un atklāšanas būtu iespējams, tie nav darījuši šo milzīgs darbs.

1906. gadā Dzhozef Tompson saņēma Nobela prēmiju. Pieredze bija šāds: izmantojot paralēlo metāla plāksnēm no elektriskā lauka, katodstaru sijas bija pagājis. Tad viņi būtu darījuši tāpat, bet gan spoles sistēmu, lai radītu magnētisko lauku. Thompson konstatēts, ka tad, kad elektriskā lauka atstarotu sijas, un tas pats tiek novērots ar magnētisko darbību, tomēr sijas katodstaru trajektorija nav mainījies, ja viņi rīkojušies abi šie lauki noteiktās proporcijās, kas ir atkarīgi no daļiņu ātrumu.

Pēc aprēķiniem Thompson uzzināja, ka ātrums šiem daļiņām ir ievērojami zemāka nekā ātruma gaismu, un tas nozīmē, ka viņiem ir masu. No šī punkta fizikas esam ticējuši, ka atklātā daļiņu jautājums iekļauts atomiem, kas vēlāk apstiprinātiem Rutherford. Viņš to nosauca par "planētu modelis atoma."

Paradoksi kvantu pasaulē

Jautājums par to, kas veido elektronu sarežģīta pietiekami, vismaz šajā posmā attīstības zinātni. Pirms apsver to, jums ir nepieciešams sazināties ar kādu no paradoksiem kvantu fizikā, ka pat zinātnieki nevar izskaidrot. Tas ir slavens divas spraugas eksperiments, izskaidrojot divējādo dabu elektronu.

Tās būtība ir tāda, ka pirms "pistoli", apdedzinot daļiņas, kas rāmis ar četrstūra atvēršanu. Aiz viņas ir siena, uz kuras tiks ievēroti pēdas hits. Tātad, vispirms ir jāsaprot, kā jautājums uzvedās. Vieglākais veids, lai redzētu, kā sākt mašīna tenisa bumbiņas. Daļa no pērlēm iekrist bedrē, un pēdas sienu rezultātiem pievieno vienā vertikālā joslā. Ja noteiktā attālumā, lai pievienotu vēl paši caurumu pēdas veidos, attiecīgi, divas joslas.

Viļņi arī uzvesties savādāk šādā situācijā. Ja siena rādīs pēdas sadursmes ar viļņa, ja viena atvēršanas joslas būs arī viens. Tomēr viss mainās, ja divu spraugām. Vilnis iet caur caurumiem, dalot uz pusēm. Ja top viena viļņa atbilst apakšā citu, tie savstarpēji dzēšas, un iejaukšanās modelis (vairākas vertikālas svītras) parādīsies uz sienas. Novietojiet krustojumā viļņiem atstās zīmi, un vietas, kur bija savstarpēja slāpē, nē.

pārsteidzošs atklājums

Izmantojot iepriekš minēto eksperimentu, zinātnieki var skaidri pierādīt pasaulei starpību starp kvantu un klasiskās fizikas. Kad viņi sāka apdedzinot elektroniem sienas, kas parasti notiek vertikālā zīme par to: dažas daļiņas tāpat tenisa bumba iekrita plaisu, un daži ne. Bet tas viss mainījās, kad tur bija otrs caurums. Uz sienas atklāja interferences ainas! Vispirms fizikas nolēma, ka elektroni traucēt ar otru un nolēma ļaut tos pa vienam. Tomēr pēc pāris stundām (ātrums pārvietojas elektroni joprojām ir daudz zemāks nekā gaismas ātrumu), atkal sāka rādīt interferences ainas.

negaidīts kārta

Electronic, kopā ar dažiem citiem daļiņām, piemēram, fotoniem, uzrāda viļņu-daļiņu dualitāti (arī tiek lietots termins "quantum-viļņa duālisms"). Tāpat kaķu Schrödinger ka gan dzīvs un miris, tad elektronu valsts var būt gan eritrocītu un viļņu.

Taču nākamais solis šajā eksperimentā ir radījis vēl vairāk noslēpumus: būtiska daļiņu, kas, šķiet, zināt visu, iepazīstināja neticami pārsteigums. Fiziķi nolemj uzstādīt caurumiem tvēruma ierīce tiktu bloķēta, caur kuru spraugu daļiņas ir un kā tie izpaužas kā viļņi. Bet tiklīdz tas tika likts uzraudzības mehānismu uz sienas bija tikai divas joslas, kas atbilst diviem caurumiem, un nav interferences modelis! Tiklīdz kā "ēnošanu" iztīrīts, daļiņu sāka atkal parādītu viļņu īpašības, it kā viņa zināja, ka viņa jau neviens skatīties.

Cita teorija

Fiziķis Dzimis norādīja, ka daļiņu nepārvērstos viļņa burtiski. Elektron "satur" vilni varbūtību, ka tas dod interferences ainas. Šīs daļiņas ir īpašumā pārklāšanās, nozīmē, ka tās var būt jebkurā vietā ar noteiktu varbūtību, un tāpēc tās var tikt pievienots šāds "vilnis".

Neskatoties uz to, rezultāts ir acīmredzams: esamība novērotājs ietekmē iznākumu eksperimenta. Šķiet neticami, bet tas nav vienīgais piemērs šāda veida. Fizika eksperimenti tika veikti uz lielu daļu no mātes, kad objekts segmentā bija plānāko alumīnija folija. Zinātnieki ir jāatzīmē, ka tas vien, ka dažu mērījumu ietekmē temperatūru objekta. Šo parādību viņi izskaidro daba vēl nav spēkā.

struktūra

Bet ko veido elektronu? Šajā brīdī, mūsdienu zinātne nevar atbildēt uz šo jautājumu. Vēl nesen tika uzskatīts, nedalāmās fundamentālas daļiņas, bet tagad zinātnieki sliecas domāt, ka tā sastāv no vēl mazākiem struktūru.

Īpašā maksa elektronu tiek uzskatīts pamata, bet tagad ir atvērtas kvarki ar frakcionētu maksas. Ir vairākas teorijas par to, kas ir elektrons.

Šodien mēs varam redzēt rakstu, kurā teikts, ka zinātnieki varēja sadalīt elektronu. Tomēr tas ir tikai daļēji taisnība.

jauni eksperimenti

Padomju zinātnieki atpakaļ astoņdesmito gadu pagājušā gadsimta ir pieņemts, ka elektronu var iedalīt trīs quasiparticles. 1996. gadā viņam izdevās sadalīt to spinon un Holon, un nesen fiziķa Van den Brink un viņa komanda tika sadalīta daļiņu spinon un orbiton. Tomēr sadalīšana ir iespējams sasniegt tikai īpašos apstākļos. Eksperiments var veikt apstākļos ļoti zemām temperatūrām.

Kad elektroni ir "cool", absolūtajai nullei, kas ir aptuveni -275 grādi pēc Celsija, tie gandrīz apstāties un forma starp tiem veida jautājumu, ja apvienošana vienā daļiņu. Šādos apstākļos, un fiziķi var novērot quasiparticles, no kuriem "ir" elektronu.

nesēji informācija

Electron rādiuss ir ļoti mazs, tas ir vienāds ar ^2.81794. 10 ^-13 cm, bet izrādās, ka tās sastāvdaļas ir daudz mazāka izmēra. Katrs no trim daļām, kurās izdevies "dalīt" elektronu, nes informāciju par to. Orbiton, kā norāda nosaukums, tā satur datus par orbitālajā viļņu daļiņu. Spinon atbild par spin elektronu un Holon stāsta mums par maksu. Tādējādi, fizika var atsevišķi vērot dažādus stāvokļus elektronu stipri atdzesētā materiāls. Viņiem izdevās izsekot pāri "Holon-spinon" un "spinon-orbiton", bet ne visi trīs kopā.

jaunas tehnoloģijas

Fiziķis, kurš atklāja elektronu bija jāgaida vairākus gadu desmitus pirms kamēr viņu atklājums ir piemērots praksē. Mūsdienās tehnoloģijas atrast izmantošanu vairākus gadus, tas ir pietiekami, lai atcerētos graphene - pārsteidzošs materiāls, kas sastāv no oglekļa atomiem vienā slānī. No elektronu sadalīšanas varētu būt noderīga? Zinātnieki prognozē, ka izveide kvantu datoru, ātrums, kas, viņuprāt, pāris desmitiem reižu lielāks nekā mūsdienu jaudīgu datoru.

Kāds ir noslēpums kvantu datoru tehnoloģijas? To var saukt par vienkāršu optimizāciju. Jo parasto datoru, minimālais nedalāma informāciju - mazliet. Un, ja mēs uzskatām, ka šos datus ar kaut ko vizuāli, kaut ko par auto tikai divas iespējas. Bit var saturēt vai nu nulle vai viens, kas ir daļa no bināro kodu.

jaunā metode

Tagad iedomāsimies, ka mazliet ietverto un nulli, un vienība - "kvantu mazliet" vai "Cube". Ar vienkāršu mainīgo loma būs spēlēt spin elektrona (tas var rotēt nu pulksteņrādītāja virzienā vai pretēji). Atšķirībā no vienkāršas bit Cube var veikt vairākas funkcijas vienlaicīgi, un sakarā ar šo pieaugumu notiks ātrumu, zemu elektronu masa un maksas nav svarīgi šeit.

To var izskaidrot ar piemēru labirintā. Lai iegūtu no tā, jums ir nepieciešams izmēģināt daudz dažādu iespēju, no kurām tikai viena būs pareiza. Tradicionālo datoru pat atrisina problēmas ātri, taču vienā reizē varēja tikai strādāt uz vienu problēmu. Viņš uzskaita visas iespējas vienā traktā, un galu galā atrod izeju. Kvantu datoru, pateicoties divdabība kyubita var atrisināt daudzas problēmas vienlaicīgi. Viņš izskatīs visas iespējas nav tiešsaistē, un vienā brīdī, un arī atrisināt šo problēmu. Grūtības ir tikai tik tālu, ir iegūt daudz darbu kvantu objekts - tas būs pamats jaunas paaudzes datoru.

iesniegums

Lielākā daļa cilvēku izmanto datoru mājsaimniecību līmenī. Ar šo lielisko darbu līdz šim un parastajiem datoriem, bet gan paredzēt īpašus notikumus tūkstošiem, varbūt simtiem tūkstošu mainīgo, mašīna ir vienkārši milzīgs. Kvantu datoru tikpat viegli tikt galā ar tādām lietām kā laika prognozes par mēnesi, ārstēšanu katastrofas un tās prognožu datus, un arī veikt sarežģītus matemātiskus aprēķinus ar vairākiem mainīgajiem, lai daļu no otrā, visi ar procesoru dažu atomiem. Tātad, tas ir iespējams, pavisam drīz mūsu visspēcīgākais datori ir papīra plānas.

Uzturēšanās veselīgi

Kvantu datoru tehnoloģija dos milzīgu ieguldījumu medicīnā. Cilvēce spēs izveidot nanomachinery ar spēcīgu potenciālu, ar to palīdzību būs iespējams ne tikai diagnosticēt slimību, vienkārši apskatot visu ķermeni no iekšpuses, bet arī, lai sniegtu medicīnisko aprūpi bez operācijas: tiny robotiem ar "smadzenes", izņemot datoru, var veikt visas darbības.

Neizbēgama revolūcija jomā datorspēles. Jaudīgi mašīnas, kas var uzreiz atrisināt šo problēmu, varēs spēlēt spēles ar neticami reālistisku grafiku, tas nav tālu jau un datoru pasaules ar pilnu iegrimšanu.