Маса электрона - малы залатнік ды дарог

Калі наўскідку папрасіць 100 чалавек назваць хаця б тры вядомыя элементарныя часціцы, то, магчыма, не ўсе назавуць усе тры, але ніхто не забудзе назваць чэмпіёна па папулярнасці - электрон. Маленькі, самы лёгкі сярод апорных зарад часціц, ўсюдыісны і ..., на жаль, «адмоўны», ён уваходзіць у склад любога рэчыва на Зямлі і ўжо гэтым заслугоўвае асаблівае да сябе стаўленне. Назва часціцы паўстала яшчэ ў старажытнай Грэцыі ад грэцкага слова «бурштын» - матэрыял, які любілі старажытныя за яго здольнасць прыцягваць дробныя прадметы. Затым, калі даследаванні электрычнасці атрымалі большы размах, тэрмін «электрон» стаў азначаць непадзельную, а значыць, і найменшую адзінку зарада.

Вечнае жыццё электронных, як неад'емнай часцінцы рэчывы, падарыла група фізікаў, кіраваная Дж. Дж.Томсоном. У 1897 г. яны, даследуючы катодныя прамяні, вызначылі, як ставіцца маса электрона да яго зараду, і ўсталявалі, што гэтае стаўленне не залежыць ад матэрыялу катода. Наступны крок у пазнанні прыроды электрона зрабіў Бекерэль ў 1900 г. У яго эксперыменце было даказана, што бэта-прамяні радыя таксама адхіляюцца ў электрычным полі, і ў іх стаўленне масы да зарада аднолькавае з катоднымі прамянямі. Гэта стала бясспрэчным доказам таго, што электрон - гэта «самастойны кавалачак» атама любога рэчыва. А потым, у 1909 г., Роберт Милликен ў вопыце з кропелькамі алею, якія падалі ў электрычным полі, здолеў вымераць электрычную сілу, ўраўнаважваючую сілу цяжару. Тады ж стала вядомай велічыня элементарнага, г.зн. найменшага, зарада:

eo = - 1,602176487 (49) * 10-19 Кл.

Гэтага стала дастаткова, каб была вылічаная маса электрона:

me = 9,10938215 (15) * 10-31кг.

Здавалася б, вось зараз парадак, усё ззаду, але гэта было толькі пачатак доўгага шляху пазнання прыроды электрона.

Доўгі час тупіком фізікі была яшчэ не даказаная, але ўсё больш заяўляюць аб сабе двухаблічны сутнасць электрона: яго квантава-механічныя ўласцівасці паказвалі на часціцу, а ў эксперыментах па інтэрферэнцыі электронных пучкоў на паралельных шчылінах выяўлялася хвалевая прырода. Момант ісціны настаў ў 1924 г., калі спачатку Луі дэ Бройлем надзяліў ўсё матэрыяльнае, і электрон таксама, хвалямі, названымі яго імем, а праз 3 гады Паўлі завяршыў фармаванне зыходных паняццяў квантавай механікі, якія апісваюць квантавую прыроду часціц. Затым наступіў чарга Эрвіна Шредингера і Поля Дирака - дапаўняючы адзін аднаго, яны знайшлі ўраўненні для апісання сутнасці электрона, у якіх маса электрона і пастаянная Планка, квантавыя велічыні, знайшлі сваё адлюстраванне праз хвалевыя характарыстыкі - частату і даўжыню хвалі.

Безумоўна, такое двудушнасці элементарнай часціцы мела далёка ідучыя наступствы. З часам стала зразумела, што характарыстыкі вольнага электрона па-за рэчывы (як прыклад - катодныя прамяні) - гэта зусім не тое ж самае, што ў электрона ў выглядзе электрычнага току ў крышталі. Для свабоднага электрона яго маса вядомая як «маса спакою электрона». Фізічная прырода адрозненні мас электрона ў розных умовах выцякае з таго факту, што яго энергія залежыць ад насычэння магнітным полем прасторы, у якім ён рухаецца. Больш глыбокія «разборкі» паказваюць, што велічыня магнітнага поля рухаюцца ў правадыру электронаў, дакладней, праходжання току ў рэчыве, залежыць не ад велічыні зараду носьбітаў току, а ад іх масы. Але, з іншага боку, удзельная энергія магнітнага поля роўная шчыльнасці кінэтычнай энергіі рухаюцца зарадаў, а рост гэтай энергіі фактычна эквівалентны павялічанай масе носьбітаў зарада, якую назвалі «эфектыўная маса электрона». Аналітычна было вызначана, што яна больш масы вольнага электрона ў a / 2λ раз, дзе a - адлегласць паміж плоскасцямі, якія абмяжоўваюць правадыр, λ - глыбіня скін-пласта магнітнага поля.

У фізіцы элементарных часціц маса электрона з'яўляецца адной з апорных канстант. Біяграфія электрона не скончылася - заўсёды актуальныя і запатрабаваныя даследаванні, дзе ён выступае абавязковым удзельнікам. Ужо даўно стала ясна, што хоць і маленькі, элементарны, а Сусвету без яго - ні кроку.