Agar elektronlar nima? bir elektronning massasi va zaryad

Elektron - asosiy zarracha, materiyaning tarkibiy birliklari o'sha biri. tasniflash ko'ra (kuchli o'zaro fizika yirik to'rt biri ishtirok emas yarim-butun son Spin bilan zarralar) bir fermion va leptonlarning (yarim-integral fizik Enriko Fermi nomidagi Spin bilan zarracha) hisoblanadi. elektronlar baryon soni nol, shuningdek, boshqa leptonlarning hisoblanadi.

Yaqin-yaqingacha u iymon, deb elektron - Boshlang'ich, bir zarralari hech tuzilishga ega, lekin olimlar bugun boshqacha fikr bor qaysi, bo'linmas hisoblanadi. Zamonaviy fizika taqdimot elektron nima?

nomi tarixi

Hatto qadimgi Gretsiya tabiatshunoslar yilda Amber, mo'yna bilan oldindan artdi, ya'ni, kichik ob'ektlar jalb elektromagnit xususiyatlarini namoyish payqadim. elektronlar nomi "Yaponiya", degan ma'noni anglatadi yunon ἤλεκτρον, olingan. Zarrachalar 1897 yilda J .. Tompson tomonidan kashf etilgan bo'lsa-da, muddatli, 1894 yilda Jorj. Stoney taklif. Bu sabab kichik ommaviy va topish qiyin edi elektronlar zaryad hal qiluvchi tajriba topish bo'ldi. zarrachalar birinchi suratlar ham zamonaviy tajribalar ishlatiladi va uning sharafiga nomlangan maxsus kamera bilan Charlz Wilson edi.

An qiziqarli fakt bir elektronning ochilishi uchun shartlaridan biri Benjamin Franklinning gap hisoblanadi. moddiy modda - 1749-yilda u elektr gipotezasini ishlab chiqildi. Bu uning asarlari birinchi ijobiy va salbiy to'lovlari, capacitor to'lash, batareya va elektr zarralar sifatida shartlarini foydalanilgan bo'ladi. elektronlar maxsus zaryad salbiy deb hisoblanadi, va proton bo'ladi - musbat.

elektronlar kashfiyot

1846 yilda, bir "elektr atomi" tushunchasi, uning asarlarida nemis fizik Vilgelm Weber ishlatilgan. Maykl Faradey ehtimol, maktabda barcha hali bilaman, hozir muddatli », ion», kashf. elektr tabiat savol bunday nemis fizigi va matematigi Yuliy Plucker, Chjan Perren, ingliz fizigi Uilyam Kruks, Ernest Rutherford va boshqa ko'plab mashhur olimlar ishtirok etmoqda.

Dzhozef Tompson muvaffaqiyatli o'zining mashhur tajriba yakunlandi va ko'plab olim va imkonsiz bo'ladi kashf dala ishlarida, kichik bir atom ortiq bir zarralari mavjudligini isbotladi oldin Shunday qilib, ular bu ulkan ishni qilmagan.

1906-yilda, Dzhozef Tompson Nobel mukofotini olgan. elektr maydon parallel metall plitalar orqali, katod nurlari nurlar qabul qilindi: tajriba quyidagicha edi. Bas, ular bir xil yo'l qilgan edi, lekin bir halqa tizimida magnit maydon yaratish. Thompson elektr maydon tamba qaytgan va shu magnit harakat bilan kuzatiladi qachon, lekin ular zarracha tezligi bog'liq muayyan nisbatlarda bu sohalarda, har ikki harakat bo'lsa katod nurlari traektoriyasi o'zgarmagan nurlar deb topildi.

hisob-kitoblar so'ng Tompson bu zarralarning tezligi yorug'lik tezligiga nisbatan ancha past ekanligini bilib, va bu ular massaga ega edi. fizika, bu nuqtadan boshlab ochiq zarracha nazar keyinchalik tomonidan tasdiqlangan atomlar kiritilgan, deb ishonaman keldim Ruterford. U zot: «atomning sayyoraviy modeli." Deb atadi

kvant dunyo paradokslar

kamida fan rivojlantirish, bu bosqichda, bir elektron murakkab etarli tashkil nima savol. Uni ko'rib chiqishdan oldin, siz ham olimlar tushuntira olmaydi kvant fizikasi paradokslar biri murojaat qilish kerak. Bu elektronlar dual tabiatini tushuntirib, mashhur ikki-yoriq tajriba hisoblanadi.

Uning mohiyati, deb zarralar otishib "qurol", vertikal to'g'ri burchakli ochilishi bilan belgilangan rom oldin. uni devor orqasida, qaysi hit izlari kuzatilmoqda qilinadi. Shunday qilib, siz birinchi muomala qanday masala tushunish kerak. eng oson yo'li mashina tennis to'p boshlash uchun qanday ko'rish uchun. tasbeh qismi teshigi tushib, va devor natijalari izlari bitta vertikal guruhi qo'shilgan edi. ma'lum bir masofada bo'lsa yana shu teshik izlari, navbati bilan, ikki chizig'ini hosil qiladi qo'shing.

to'lqinlar ham bunday vaziyatda boshqacha muomala. devor to'lqin bilan to'qnashuv izlari ko'rsatadi bo'lsa, bir ochilish guruhi taqdirda ham biri bo'ladi. Biroq, ishlar, ikki yoriq holda o'zgarmoqda. Wave yarmida bo'lingan teshik orqali o'tib. Bir to'lqin eng boshqa pastki javob bo'lsa, ular bir-biriga bekor, va shovqin namuna (bir necha vertikal chiziqlar) devor paydo bo'ladi. bir iz qoldiradigan to'lqinlar chorrahasidagi joylashtiring, va hech, o'zaro irrigatsiya bor edi joylar.

ajoyib kashfiyot

Yuqoridagi eksperiment yordamida olimlar aniq dunyoga kvant va klassik fizika orasidagi farqni namoyon mumkin. bir tennis to'pi teshikka tushib, bir necha zarralar kabi, va ba'zi emas: ular elektronlar devorni o'q uzib boshlaganimda, odatda unga vertikal belgisi uchraydi. ikkinchi teshik bor edi, lekin hamma, o'zgardi. devorga aralashish naqsh nozil! Birinchi Fizika elektronlar bir-biriga xalaqit qaror va ularni birma-bir ruxsat qaror qildi. bir necha soat (harakat elektronlar tezligi hali yorug'lik tezligiga nisbatan ancha past bo'ladi) keyin birga, yana bir to'siq naqsh ko'rsatishga boshladi.

kutilmagan burilish

birgalikda bunday fotonlar sifatida ma'lum, boshqa zarralar bilan, elektron, bir to'lqin-zarracha ikkilikni (shuningdek, muddatli "kvant-to'lqin dualizm" foydalanadi) namoyish. Kabi , bu mushuk Schrödinger , ham tirik va o'lik, elektron davlat korpuskulyar va to'lqin, ham bo'lishi mumkin.

Biroq, bu eksperiment keyingi qadam ham ko'proq sirlarni hosil qildi: hamma narsani bilish tuyulardi asosiy zarracha, aql bovar qilmaydigan bir hayron taqdim etdi. Fiziklar qulflash uchun qurilmani doirasi teshiklari o'rnatish uchun qaror, u orqali zarracha bo'lgan yoriq va ular qanday to'lqinlar sifatida o'zlarini namoyon. Lekin bilanoq u devorga monitoring mexanizmi qo'yish kabi, u erda ikki teshik mos faqat ikki guruhlari edi va hech qanday to'siq o'rnak! u allaqachon hech kim kuzatib ekanini bilsangiz bilanoq tozalandi "gölgelemede" deb, zarracha to'lqin xususiyatlarini ko'rsatish uchun yana boshladi.

yana bir mulohaza

Fizik Born zarracha tom ma'noda to'lqin aylanib emas, deb taklif qildi. Elektron u aralashish naqsh beradi, ehtimol bir to'lqin "o'z ichiga olgan". Bu zarralar, ular ma'lum bir sababi har bir joyda bo'lishi mumkin, ya'ni, toplamsal mulkini bor, va shuning uchun ular bir "to'lqini" kabi hamrohlik mumkin.

Shunday bo'lsa-da, natija ravshan: kuzatuvchi oddiy mavjudligi eksperiment natijalarini ta'sir qiladi. Bu aql bovar qilmaydigan ko'rinadi, lekin uning qanday faqat misol emas. segmentini ob'ekt yupqa alyuminiy folga edi marta Fizika tajribalar, onaning katta qismi amalga oshirildi. Olimlar bir necha o'lchov oddiy haqiqat ob'ektining harorat ta'sir alohida ta'kidladilar. Ular tushuntirib bu hodisalarning tabiati kuchga hali emas.

tuzilma

Lekin elektronni qaysi tashkil? Bu nuqtada, zamonaviy ilm-fan, bu savolga javob bera olmaydi. Yaqin-yaqingacha u bo'linmas fundamental zarralar hisoblangan, lekin hozir olimlar, hatto kichik tuzilmalar tashkil topgan, deb ishonuvchi moyil bo'ladi.

elektronlar maxsus zaryad ham asosiy hisoblanadi, lekin hozir kasr mas'ul bilan ochiq kvark bo'ladi. bir elektronni tashkil nima uchun, deb bir necha nazariyalar mavjud.

Bugun biz olimlar elektronni ajratib ega ekanligini ta'kidlaydi maqola ko'rishingiz mumkin. Biroq, bu faqat qisman to'g'ridir.

yangi tajribalar

O'tgan asrning saksoninchi yillarida sovet olimlari elektron uch quasiparticles bo'linishi mumkin, deb taxmin qilgan. 1996 yilda u spinon va Xo'lun, va yaqinda fizik Van den Brin ajratish muvaffaq va uning jamoasi zarracha spinon va orbiton bo'lindi. Biroq, kuchli faqat maxsus sharoitlarda erishish mumkin. tajriba juda past harorat sharoitida amalga oshirilishi mumkin.

elektronlar haqida -275 daraja Selsiy bo'lgan mutlaq nol, uchun "COOL" bo'lsa, ular deyarli to'xtatish va ular orasidagi shakli materiyaning bir xil, yagona zarralari kirib birlashtirish bo'lsa. Bunday sharoitda, va fiziklar quasiparticles kuzatish mumkin, qaysi bir elektron "emas".

tashuvchilar axborot

Electron radius u ^2.81794 tengdir, juda kichik ^bo'ladi. 10 ^-13 sm, lekin uning komponentlari, juda ham kichik hajmi bor ekan. uchun "bo'l" elektron boshqariladigan ichiga uch qismdan har bir, u haqida ma'lumot oshiradi. nomi shama sifatida Orbiton, u orbital to'lqin zarrachaning ma'lumotlarni o'z ichiga olgan. elektronlar Spin uchun mas'ul Spinon va Xo'lun mas'ul haqida hikoya qilinadi. Shunday qilib, fizika alohida bir kuchli Soğutulan materiallar elektronlar turli davlatlarni kuzatish mumkin. Ular: «Xo'lun-spinon" va "spinon-orbiton" bir juft iz, lekin birga emas, har uch.

yangi texnologiyalar

elektronni kashf fizik o'z kashfiyot amalda tatbiq etildi qadar oldin bir necha o'n yillik kutish kerak edi. Bir marta uglerod atomi iborat ajoyib moddiy - Bugungi kunda texnologiyalari bir necha yil ichida foydalanish topish, bu Grafen eslash kifoya. elektronlar qattiq foydali bo'ladi? Olimlar bashorat deb yaratish bir kvant kompyuter, tezlik, qaysi ularga ko'ra, bugungi eng kuchli kompyuterlar ko'ra marta bir necha o'nlab katta.

kvant kompyuter texnologiyalari siri nima? Bu oddiy optimallashtirish deb atash mumkin. an'anaviy kompyuter, axborot minimal bo'linmas qismi - bir oz. Va biz avtomobil faqat ikki imkoniyatlari uchun vizual narsa, bir narsa bilan ma'lumotlarni ko'rib bo'lsa. Bit deb ikkilik kod qismi, yoki nol yoki bir bo'lishi mumkin.

yangi usul

Endi bir mavjud oz va nol va birlik deb tasavvur qilaylik - bir "kvant bit" yoki "Cube». oddiy o'zgaruvchilar roli elektronlar Spin o'ynaydi (u sohasi farqli soat yo'nalishi bo'yicha, yoki aylanishi mumkin). oddiy bit Cube bir vaqtning o'zida bir necha vazifalarni amalga oshirish mumkin, va bu ortishi tufayli tezligi, kam elektron massasi va zaryad sodir bo'ladi farqli o'laroq bu yerda muhim emas.

Bu labirent misolida bilan izohlash mumkin. undan chiqib olish uchun, siz faqat bitta to'g'ri bo'ladi bo'lgan turli xil variantlar juda ko'p harakat qilish kerak. An'anaviy kompyuter, hatto tez muammolarni hal, hali bir vaqtning o'zida faqat bitta muammo ustida ishlash mumkin. U bir-ichak barcha variantlarni numaralandırır, va oxir-oqibat bir yo'l topadi. kvant kompyuter, ikkilanish kyubita uchun rahmat bir vaqtning o'zida ko'p muammolarni hal mumkin. U barcha imkoniyatlari liniyada emas ko'rib, va vaqt ichida bir vaqtning o'zida, shuningdek, muammoni hal qiladi. murakkablik darajasi hozirgacha faqat bo'ladi kvant ob'ekt ustida ish, bir poda olish uchun - bu kompyuter, yangi avlod uchun asos bo'ladi.

ariza

Ko'p odamlar maishiy darajada bir kompyuter foydalaning. Bu shu paytgacha yaxshi ish va an'anaviy kompyuterlari, ammo aniq tadbirlar balki minglab, o'zgaruvchilar yuz minglab bashorat qilish, mashina shunchaki ulkan bo'lishi kerak. Kvant kompyuter osongina, bir oy davomida havo bashorat kabi ishlar bilan falokat davolash va uning bashorati ma'lumotlar engish, shuningdek, bir necha atomlar bir protsessor bilan barcha, ikkinchi bir qismini uchun bir necha o'zgaruvchilar bilan murakkab matematik hisoblar amalga oshiradi. Shunday qilib, bu bizning eng kuchli kompyuterlar qog'oz-ingichka bo'ladi, tezda mumkin.

sog'lom Istiqomat qilish

Kvant kompyuter texnologiyasi tibbiyot uchun katta hissa qo'shadi. Barcha operatsiyalar mumkin bo'lgan kompyuter, boshqa "Miyada" bilan kichik robotlar: Odamlar ularning yordami bilan, u jarrohlik holda tibbiy yordam bilan ta'minlash, shuningdek, nafaqat shunchaki ichkaridan butun tana qarab kasallik tashxis qilish mumkin, lekin, kuchli salohiyatga ega nanomachinery yaratish imkoniyatiga ega bo'ladi.

kompyuter o'yinlari sohasidagi muqarrar inqilob. bir zumda muammoni hal mumkin kuchli mashinalari, aql bovar qilmaydigan darajada amaliy grafika bilan o'yin o'ynash imkoniyatiga ega bo'ladi, u allaqachon uzoq emas va to'liq botirish bilan kompyuter dunyolar.