Електрон (символ е - , e), перша елементарна частка, відкрита у фізиці; матеріальний носій найменшої маси і найменшого електричного заряду в природі. Е. — складова частина атомів ; їх число в нейтральному атомі дорівнює атомному номеру, тобто числу протонів в ядрі.
Сучасні значення заряду (e) і маси ( me ) Е . рівні:
m e = 0,9109534(47)×10 -27 г = 0,5110034(14) Мев/с 2 ,
де з — швидкість світла у вакуумі (у дужках після числових значень величин вказані середні квадратичні помилки в останніх значущих цифрах). Спин Е . рівний 1 / 2 (у одиницях Планка постійної ) , і, отже, Е. підкоряються Фермі — Дираку статистиці . Магнітний момент Е. — m = 1,0011596567(35) m 0 , де m 0 — магнетон Бору. Е. — стабільна частка і відноситься до класу лептонів .
Встановлення існування Е. було підготовлено працями багатьох видатних дослідників; у 1897 Е. був відкритий Дж. Дж. Томсоном . Назва «Е.» [спочатку запропоноване англійським ученим Дж. Стогни (1891) для заряду одновалентного іона] походить від грецького слова élektron, що означає янтар. Електричний заряд Е. умовилися вважати негативним відповідно до ранішої угоди називати негативним заряд наелектризованого янтару (див. Електричний заряд ) . Античастка Е. — позитрон (e + ) відкрита в 1932.
Е. бере участь в електромагнітних, слабких і гравітаційних взаємодіях і проявляє різноманіття властивостей залежно від типа взаємодій. У класичній електродинаміці Е. поводиться як частка, рух якої підкоряється Лоренца — Максвелла рівнянням . Поняття «Розмір Е.» не удається сформулювати несуперечливий, хоча величину r 0 = е 2 / т е з 2 ~10 -13 см прийнято називати класичним радіусом Е. Прічину цієї скрути удалося зрозуміти в рамках квантової механіки. Згідно з гіпотезою де Бройля (1924), Е. (як і все інші матеріальні мікрооб'єкти) володіє не лише корпускулярними, але і хвилевими властивостями (див. Корпускулярно-хвильовий дуалізм, Хвилі де Бройля ) . Де-бройльовськая довжина хвилі Е. рівна , де u — швидкість руху Е. Відповідно до цього Е., подібно до світла, можуть випробовувати інтерференцію і дифракцію. Хвилеві властивості Е. були експериментально виявлені в 1927 американськими фізиками До. Девіссоном і Л. Джермером і незалежно англійським фізиком Дж. П. Томсоном (див. Дифракція часток ).
Рух Е. підкоряється рівнянням квантової механіки: Шредінгера рівнянню для нерелятивістських явищ і Дираку рівнянню — для релятивістських. Спираючись на ці рівняння, можна показати, що всі оптичні, електричні, магнітні, хімічні і механічні властивості речовин пояснюються особливостями рухи Е. у атомах. Наявність спину істотним чином впливає на характер руху Е. у атомі. Зокрема, лише облік спину Е. в рамках квантової механіки дозволив пояснити періодичну систему елементів Д. І. Менделєєва, а також природу хімічному зв'язку атомів в молекулах.
Е. — член єдиного обширного сімейства елементарних часток, і йому повною мірою властиво одна з основних властивостей елементарних часток — їх взаємоперетворюваність. Е. може народжуватися в різних реакціях, найвідомішими з яких є розпад негативно зарядженого мюона (m - ) на електрон, електронне антинейтрино () і мюонне нейтрино (n m ):
,
а також бета-розпад нейтрона на протон, електрон і електронне антинейтрино:
.
Остання реакція є джерелом b-променів при радіоактивному розпаді ядер. Обидва процеси — окремі випадки слабких взаємодій . Прикладом електромагнітних процесів, у відбуваються перетворення Е., може служити анігіляція електрона і позитрона на два g-кванті
e - + e + ® 2g.
З 60-х рр. інтенсивно вивчаються процеси народження сильно взаємодіючих часток (адронів) при зіткненні електронів з позитронами наприклад народження пари пі-мезонів :
e - + е + ® p - + p + .
В кінці 1974 в аналогічній реакції відкрита нова елементарна частка, т.з. J //y-частіца (див. Резонанси, Елементарні частки ) .
Релятивістська квантова теорія Е. (квантова електродинаміка ) — сама розроблена область квантової теорії поля, в якій досягнута дивна згода з експериментом. Так, обчислене значення магнітного моменту Е.
(де а » 1/137,036 — тонкої структури постійна ) з величезною точністю збігається з його експериментальним значенням. Проте теорію Е. не можна вважати закінченою, оскільки їй властиві внутрішні логічні протиріччя (див. Квантова теорія поля ) .
Літ.: Міллікен P., Електрони (+ і —), протони, фотони, нейтрони і космічні промені, пер.(переведення) з англ.(англійський), М. — Л., 1939; Андерсон Д., Відкриття електрона, пер.(переведення) з англ.(англійський), М., 1968; Томсон Р. П., Сімдесятирічний електрон, пер.(переведення) з англ.(англійський), «Успіхи фізичних наук», 1968, т. 94, ст 2.
