Definicja elektronów w nauce

Elektron jest stabilnym składnikiem ujemnie naładowanym atom. Elektrony istnieją poza i otaczający atom jądro. Każdy elektron ma jedną jednostkę ładunku ujemnego (1,602 x 10^-19 kulomb) i ma mały masa w porównaniu z tym neutron lub proton. Elektrony są znacznie mniej masywne niż protony lub neutrony. Masa elektronu wynosi 9.10938 x 10^-31 kg. To około 1/1836 masy protonu.

W ciałach stałych elektrony są podstawowym sposobem przewodzenia prądu (ponieważ protony są większe, zazwyczaj związane z jądrem, a zatem trudniejsze do poruszania się). W cieczach obecnymi nośnikami są częściej jony.

Możliwości elektronów przewidział Richard Laming (1838-1851), irlandzki fizyk G. Johnstone Stoney (1874) i inni naukowcy. Termin „elektron” został po raz pierwszy zasugerowany przez Stoneya w 1891 roku, chociaż elektron został odkryty dopiero w 1897 roku przez brytyjskiego fizyka J.J. Thomson.

Typowym symbolem elektronu jest e^-. Antycząstka elektronu, która przenosi dodatni ładunek elektryczny, nazywana jest pozytonem lub antyelektronem i oznaczona jest symbolem β

• Elektrony są uważane za rodzaj cząstek elementarnych, ponieważ nie składają się z mniejszych elementów. Są rodzajem cząstek należących do rodziny leptonów i mają najmniejszą masę spośród dowolnych naładowanych leptonów lub innych naładowanych cząstek.
• W mechanice kwantowej elektrony są uważane za identyczne, ponieważ nie można zastosować żadnej wewnętrznej właściwości fizycznej do ich rozróżnienia. Elektrony mogą wymieniać się pozycjami bez powodowania zauważalnej zmiany w układzie.
• Elektrony są przyciągane do dodatnio naładowanych cząstek, takich jak protony.
• To, czy substancja ma ładunek elektryczny netto, zależy od równowagi między liczbą elektronów a ładunkiem dodatnim jąder atomowych. Jeśli jest więcej elektronów niż ładunków dodatnich, mówi się, że materiał jest naładowany ujemnie. Jeśli występuje nadmiar protonów, obiekt uważa się za naładowany dodatnio. Jeśli liczba elektronów i protonów jest zrównoważona, mówi się, że materiał jest elektrycznie neutralny.
• Elektrony mogą istnieć swobodnie w próżni. Nazywają się darmowy elektrony. Elektrony w metalu zachowują się, jakby były swobodnymi elektronami i mogą się przemieszczać, wytwarzając przepływ netto ładunku zwany prądem elektrycznym. Kiedy elektrony (lub protony) poruszają się, wytwarzane jest pole magnetyczne.
• Obojętny atom ma taką samą liczbę protonów i elektronów. Może mieć zmienną liczbę neutronów (tworząc izotopy), ponieważ neutrony nie przenoszą ładunku elektrycznego netto.
• Elektrony mają właściwości zarówno cząstek, jak i fal. Mogą być dyfrakcyjne, jak fotony, ale mogą zderzać się ze sobą i innymi cząsteczkami, jak inna materia.
• Teoria atomowa opisuje elektrony jako otaczające jądro protonu / neutronu atomu w skorupkach. Chociaż teoretycznie możliwe jest znalezienie elektronu w dowolnym miejscu w atomie, najprawdopodobniej jest on znaleziony w jego powłoce.
• Elektron ma spin lub wewnętrzny pęd kątowy 1/2.
• Naukowcy są w stanie izolować i uwięzić pojedynczy elektron w urządzeniu zwanym pułapką Penninga. Po zbadaniu pojedynczych elektronów naukowcy odkryli, że największy promień elektronów wynosi 10^-22 metrów. Dla większości praktycznych celów przyjmuje się, że elektrony są ładunkami punktowymi, które są ładunkami elektrycznymi bez fizycznych wymiarów.
• Zgodnie z teorią Wielkiego Wybuchu wszechświata, fotony miały wystarczającą energię w ciągu pierwszej milisekundy wybuchu, aby reagować ze sobą, tworząc pary elektron-pozyton. Pary te unicestwiały się, emitując fotony. Z nieznanych przyczyn nadszedł czas, kiedy było więcej elektronów niż pozytonów i więcej protonów niż antyprotonów. Zachowane protony, neutrony i elektrony zaczęły reagować ze sobą, tworząc atomy.
• Wiązania chemiczne są wynikiem przeniesienia lub współdzielenia elektronów między atomami. Elektrony są również wykorzystywane w wielu zastosowaniach, takich jak lampy próżniowe, lampy fotopowielacza, katoda lampy ray, wiązki cząstek do badań i spawania oraz laser na swobodnych elektronach.
• Słowa „elektron” i „elektryczność” pochodzą od starożytnych Greków. Starożytne greckie słowo oznaczało bursztyn elektron. Grecy zauważyli, że pocieranie futra bursztynem powoduje, że bursztyn przyciąga małe przedmioty. To najwcześniejsze zarejestrowane eksperymenty z elektrycznością. Angielski naukowiec William Gilbert ukuł termin „electricus”, odnosząc się do tej atrakcyjnej własności.