ЭЛЕКТРОН

ЭЛЕКТРОН (символ е, е), первая
элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей
массы и наименьшего электрич. заряда в природе. Э.- составная часть атомов;
их
число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в
ядре.

Совр. значения заряда (е)
и массы
(т

е = - 4,803242(14)*10-¹⁰
ед. СГСЭ = - 1,6021892(46)*10-¹⁹ кулон, т, = 0,9109534(47)*10^-27
г = 0,5110034(14) Мэв/с² где с - скорость света в вакууме
(в скобках после числовых значений величин указаны ср. квадратичные ошибки
в последних значащих цифрах). Спин Э. равен ¹/(в единицах Планка постоянной h), и, следовательно, Э. подчиняются
Ферми
- Дирака статистике. Магнитный момент Э. - мгде ммагнетон Бора. Э.- стабильная частица и относится
к классу лептонов.

Установление существования Э. было подготовлено
трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж.
Томсоном.
Назв. "Э". [первоначально предложенное англ, учёным Дж. Стони (1891)
для заряда одновалентного иона] происходит от греч. слова elektron, что
означает янтарь. Электрич. заряд Э. условились считать отрицательным в
соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного
янтаря (см. Электрический заряд). Античастица Э. - позитрон (е⁺)
открыта в 1932.

Э. участвует в электромагнитных, слабых
и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости
от типа взаимодействий. В классич. электродинамике Э. ведёт себя как частица,
движение к-рой подчиняется Лоренца - Максвелла уравнениям.
Понятие
"размер Э." не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r= е²/m2 10-¹³ см
принято
называть классич. радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в
рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (1924), Э.
(как и все др. материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными,
но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны
де

Бройля). Де-бройлевская длина волны
Э. равна X = 2лh/mгде v - скорость движения
Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию
и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927
амер. физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо
англ, физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц).

Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой
механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака
уравнению - для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать,
что все оптич., электрич., магнитные, химич. и механич. 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 Д. И. Менделеева, а также природу химической связи
атомов
в молекулах.

Э. - член единого обширного семейства элементарных
частиц, и ему в полной мере присуще одно из осн. свойств элементарных частиц
- их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми
известными из к-рых являются распад отрицательно заряженного мюона (м^-)
на электрон, электронное антинейтрино
(vнейтрино
(vм^-
= е^- + v+ v

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

n = р + е^- + v

Последняя реакция является источником b-лучей
при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса - частные случаи слабых
взаимодействий. Примером электромагнитных процессов, в к-рых происходят
превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два
у-кванта

е^- + е⁺ = 2 у.

С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы
рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов
с позитронами, напр. рождение цары пи-мезонов:

е^- + е⁺ = л^-
+ л⁺.

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

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

(где а = 1/137,036 - тонкой структуры
постоянная) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным
значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи
внутренние логич. противоречия (см. Квантовая теория поля).

Лит.: М и л л и к е н Р., Электроны
(+ и -), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М.-
Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер.

с англ., М., 1968; Т о м с о н Г. П., Семидесятилетний
электрон, пер. с англ., "Успехи физических наук", 1968, т. 94, в. 2.

Л. И. Пономарёв.