Unsa ang usa ka electron? Ang masa nga katungdanan sa usa ka electron

Electron - sa usa ka sukaranan nga tipik, usa sa mga nga mao ang mga structural mga yunit sa butang. Sumala sa classification mao ang usa ka fermion (tipik sa katunga-nga-integral nanagkalinyas, nga ginganlan human sa pisiko nga si Enrico Fermi) ug leptons (partikulo sa katunga-nga-integer nanagkalinyas, ayaw pag-apil sa mga lig-on nga interaction, ang usa sa upat ka mga mayor nga sa pisika). Baryon gidaghanon sa mga electron mao ang zero, ingon man usab sa uban nga mga leptons.

Hangtud bag-o lang kini nagtuo nga ang electron - sa usa ka elementarya, nga mao mabulag, nga walay istruktura sa usa ka tipik, apan ang mga siyentipiko nga adunay usa ka lain-laing mga opinyon karon. Unsa ang electron sa presentasyon sa modernong pisika?

Kasaysayan sa ngalan

Bisan sa karaang Gresya naturalista nakamatikod nga amber, pre-rubbed uban sa balhibo, attracts gagmay nga mga butang, ie mopakita electromagnetic kabtangan. Ang ngalan sa electron nadawat gikan sa Gregong ἤλεκτρον, nagpasabot nga "amber". Ang termino nga gisugyot George. Stoney sa 1894, bisan tuod ang tipik nga nadiskobrehan sa J .. Thompson sa 1897. Kini mao ang lisud nga sa pagpangita sa hinungdan niini mao ang gamay nga masa ug katungdanan sa electron nahimong sa pagpangita sa usa ka mahukmanong nga kasinatian. Ang unang mga hulagway sa mga partikulo si Charles Wilson uban sa usa ka espesyal nga camera, nga gigamit bisan sa modernong mga eksperimento ug ginganlan sa iyang kadungganan.

Ang usa ka makapaikag nga kamatuoran mao nga ang usa sa mga gikinahanglan alang sa pag-abli sa usa ka electron mao ang usa ka pulong sa Benjamin Franklin. Sa 1749 siya naugmad sa pangagpas nga sa kuryente - usa ka materyal nga bahandi. Kini mao ang sa iyang mga buhat nga unang gigamit termino sama sa positibo ug negatibo nga mga kaso, capacitor pagtuman, battery ug electrical mga partikulo. Ang piho nga katungdanan sa pagbantay sa mga electron giisip nga negatibo, ug ang proton - positibo.

Ang pagkadiskobre sa electron

Sa 1846, ang konsepto sa usa ka "atomo sa elektrisidad" gigamit diha sa iyang mga buhat, ang mga Aleman nga pisiko Wilhelm Weber. Maykl Faradey nadiskobrehan ang termino nga "ion", nga mao ang karon, tingali, masayud sa tanan pa sa eskwelahan. Ang pangutana sa kuryente sa kinaiyahan nga nalambigit sa daghang inilang eskolar sama sa German nga physicist ug matematiko Julius Plucker, Zhan Perren, ang Iningles pisiko Uilyam Kruks, Ernest Rutherford ug sa uban.

Mao kini ang, sa wala pa Dzhozef Tompson malampuson nga nahuman ang iyang nabantog nga eksperimento, ug napamatud-an sa pagkaanaa sa usa ka tipik nga mas gamay pa kay sa usa ka atomo, sa kapatagan nga buhat sa daghang mga siyentipiko ug sa nadiskobrehan nga imposible, sila wala nagbuhat niini dako nga buhat.

Sa 1906, Dzhozef Tompson nakadawat sa Nobel Prize. Kasinatian ingon sa mosunod: pinaagi sa samang metal nga mga palid sa electrical uma, Cathode ray sagbayan nakatabok. Unya sila gibuhat sa sama nga paagi, apan sa usa ka sistema sa coil sa paghimo sa usa ka magnetic field. Thompson nga makita nga sa diha nga ang usa ka electric uma misimang sagbayan, ug ang mao obserbahan sa magnetic aksyon, Apan sagbayan Cathode ray trajectory wala mausab kon sila milihok duha niini nga mga kaumahan sa pipila ka katimbangan, nga magdepende sa tipik tulin, kabad.

Human sa kalkulasyon Thompson nakakat-on nga ang tulin, kabad niini nga mga partikulo mao kamahinungdanon mas ubos kay sa tulin, kabad sa kahayag, ug kini nagpasabot nga sila masa. Gikan niini nga punto sa pisika miabut sa pagtuo nga ang mga bukas nga tipik butang naglakip sa mga atomo nga sunod gipamatud-an sa Rutherford. gitawag niya kini sa "usa ka planeta nga modelo sa atomo."

Daw nagkasumpaki sa quantum kalibutan

Ang pangutana sa unsa naglangkob sa usa ka electron komplikado igo, sa labing menos sa niini nga yugto sa kalamboan sa siyensiya. Sa wala pa sa pagkonsiderar niini, kamo kinahanglan nga pagkontak sa usa sa mga daw nagkasumpaki sa quantum physics nga bisan ang mga siyentipiko dili makapasabut. Kini mao ang bantog nga eksperimento sa duha ka-gisi, nga nagpatin-aw sa duha nga kinaiya sa electron.

Niini diwa mao nga sa atubangan sa "gun", pagpahawa partikulo, sa frame uban sa bertikal rektanggulo pag-abli. Sa iyang luyo mao ang usa ka kuta, sa nga makita timailhan sa mga hits. Busa, kamo kinahanglan nga una nga makasabut sa unsa nga paagi nga butang nagabuhat. Ang kinasayonan nga paagi sa pagtan-aw kon sa unsang paagi sa pagsugod sa makina tennis bola. Kabahin sa mga lobitos mahulog ngadto sa lungag, ug ang mga timailhan sa mga resulta sa kuta sa dugang sa usa ka bertikal nga pundok. Kon sa usa ka gilay-on aron sa pagdugang sa sa usa sa sama nga lungag timailhan nga maporma, sa tinagsa, sa duha ka mga pundok.

Ang mga balod usab paggawi sa lahi nga paagi sa ingon nga kahimtang. Kon ang kuta mopakita timailhan sa usa ka banggaay uban sa usa ka balod, sa kaso sa usa ka pag-abli panon sa mga sundalo mahimong usab sa usa ka. Apan, mga butang sa pag-usab sa kaso sa duha ka slits. Wave nga moagi pinaagi sa mga lungag, nabahin sa tunga. Kon sa tumoy sa usa ka tinabyog magtigum sa ubos sa usa, sila pagkanselar sa usag usa, ug ang pagpanghilabot sumbanan (daghang bertikal nga mga labud) makita sa ibabaw sa kuta. Ibutang sa intersection sa mga balud mobiya sa usa ka marka, ug ang mga dapit diin may usag quenching, dili.

talagsaon nga nadiskobrehan

Uban sa tabang sa mga labaw sa eksperimento, ang mga siyentipiko mahimo sa tin-aw pagpakita ngadto sa kalibutan sa kalainan tali sa quantum ug sa klasikal nga pisika. Sa diha nga sila nagsugod sa pagpahawa electron kuta, kasagaran mahitabo diha sa usa ka bertikal nga marka sa ibabaw niini: sama sa pipila partikulo lang sa usa ka tennis bola nahulog ngadto sa gintang, ug ang uban dili. Apan nga ang tanan nausab, sa diha nga may usa ka ikaduha nga lungag. Sa ibabaw sa kuta gipadayag sa paghilabut sumbanan! Unang Physics mihukom nga mga electron makabalda sa usag usa ug nakahukom nga ang kanila sa usa ka pinaagi sa usa ka. Apan, human sa usa ka magtiayon nga sa mga oras (speed sa pagbalhin electron mao gihapon daghan sa ubos pa kay sa speed sa kahayag) pag-usab misugod sa pagpakita sa usa ka pagpanghilabot sumbanan.

wala damha nga turn

Electronic, uban sa pipila ka ubang mga partikulo sama sa photon, exhibits sa usa ka-nga-tinabyog tipik pagkaduha (naggamit usab sa pulong nga "quantum-tinabyog dualismo"). Sama sa iring Schrödinger nga duha buhi ug sa mga patay, ang electron estado mahimong duha corpuscular ug tinabyog.

Apan, ang sunod nga lakang sa eksperimento niining namugna sa dugang pa misteryo: ang usa ka sukaranan nga tipik, nga daw nga masayud sa tanan nga mga butang, nga gipresentar sa usa ka talagsaon nga katingala. Pisiko modesisyon sa pag-instalar sa mga lungag scoping device sa Lock, nga pinaagi niini ang slit sa tipik mao, ug sa unsa nga paagi nga magpakita sa ilang mga kaugalingon ingon nga mga balud. Apan sa diha nga kini gibutang sa monitoring mechanism sa ibabaw sa kuta dihay duha lamang ka mga panon nga katumbas sa duha ka lungag, ug walay pagpanghilabot sumbanan! Sa diha nga ang "landong" gilimpyohan, tipik misugod na usab sa pagpakita sa mga kabtangan tinabyog ingon nga kon siya nasayud nga siya na walay usa nga nagtan-aw.

laing teoriya

Pisiko nga Natawo misugyot nga ang partikulo dili motalikod ngadto sa usa ka tinabyog sa literal. Elektron "naglakip" sa usa ka halad sa kalagmitan, nga kini naghatag og usa ka pagpanghilabot sumbanan. Kini nga mga partikulo sa mga kabtangan sa superposition, nga nagkahulogang sila mahimong bisan asa sa usa ka kalagmitan, ug busa sila mahimo nga inubanan sa maong usa ka "igatabyog".

Bisan pa niana, ang resulta mao ang klaro: ang lamang atubangan sa mga tigpaniid makaapekto sa resulta sa eksperimento. Kini ingon sa dili katuohan, apan kini mao ang dili lamang ang panig-ingnan sa iyang matang. Physics mga eksperimento nga gidala sa gawas sa usa ka dako nga bahin sa inahan, sa higayon nga ang tumong sa mga bahin mao ang thinnest aluminum foil. Siyentipiko nakita nga ang mga lamang nga kamatuoran sa pipila ka sukod makaapekto sa temperatura sa sa butang. Ang kinaiya sa niini nga mga butang katingalahan sila pagpatin-aw dili pa sa nga pwersa.

gambalay

Apan unsa naglangkob sa electron? Sa niini nga punto, modernong siyensiya dili makatubag niini nga pangutana. Hangtud bag-o lang kini giisip mabulag sukaranan partikulo, apan karon ang mga siyentipiko nakiling sa pagtuo nga kini gilangkuban sa bisan mas gamay istruktura.

Ang piho nga katungdanan sa pagbantay sa mga electron gikonsiderar usab sa usa ka nag-unang mga, apan karon bukas quark uban sa fractional katungdanan. Adunay pipila ka mga teoriya kon unsa ang naglangkob sa usa ka electron.

Karon atong makita ang artikulo, nga nag-ingon nga ang mga siyentipiko nakahimo sa pagbahin sa electron. Apan, kini mao lamang ang usa ka bahin sa tinuod nga.

bag-o nga mga eksperimento

Sobyet siyentipiko balik sa mga eighties sa katapusan nga siglo ang nagtuo nga ang electron mahimong bahinon ngadto sa tulo ka mga quasiparticles. Sa 1996 siya nakahimo sa pagbahin niini ngadto sa spinon ug ang Olon, ug bag-o lang pisiko nga Van den daplin ug sa iyang team gibahin ngadto sa tipik spinon ug orbiton. Apan, natipak posible nga makab-ot lamang sa espesyal nga mga kahimtang. mahimong gidala sa gawas eksperimento sa ilalum sa mga kahimtang sa hilabihan ubos nga temperatura.

Sa diha nga ang mga electron mga "cool" sa hingpit nga zero, nga mao ang mahitungod sa -275 degrees Celsius, sila hapit mohunong ug porma sa taliwala kanila ang usa ka matang sa butang, kon paghiusa ngadto sa usa ka ka tipik. Sa maong mga kahimtang, ug sa mga pisiko mahimo sa pagtuman quasiparticles, nga "mao ang" usa ka electron.

carriers impormasyon

Electron radius mao ang kaayo sa gagmay, kini mao ang katumbas sa ^2,81794. 10 ^-13 cm, apan kini turns nga mga sangkap niini adunay usa ka mas gamay nga gidak-on. Ang matag usa sa tulo ka bahin ngadto sa nga nakahimo sa "divide" ang electron, nagdala sa impormasyon bahin sa niini. Orbiton, ingon nga ang mga ngalan nagpasabot, kini naglangkob sa data sa orbito nga halad tipik. Spinon responsable sa nanagkalinyas sa electron, ug ang Olon nagsulti kanato mahitungod sa katungdanan. Busa, ang sa physics mahimo gilain pagtuman sa lain-laing mga estado sa mga electron sa usa ka hugot nga cooled nga materyal. Sila nakahimo sa pagsubay sa usa ka parisan sa "Holon-spinon" ug "spinon-orbiton", apan dili ang tanan sa tulo ka tingub.

bag-ong mga teknolohiya

Physicist nga nadiskobrehan sa electron nga maghulat sa pipila ka dekada sa wala pa hangtud sa ilang nadiskobrehan nga gigamit diha sa buhat. Karong panahona mga teknolohiya sa pagpangita sa paggamit sa pipila ka mga tuig, kini igo na sa paghinumdom graphene - talagsaon nga materyal nga naglangkob sa carbon atomo sa usa lang ka layer. Ang pagbahin sa electron nga makatabang? Mga siyentipiko nagtagna nga ang paglalang sa usa ka quantum computer, ang speed sa diin, sumala sa kanila, pipila ka mga napulo ka mga panahon nga mas dako kay sa labing gamhanan nga mga computer karon.

Unsa ang sekreto sa mga quantum teknolohiya sa computer? Kini mahimong gitawag nga usa ka yano nga pagkamalaumon. Sa conventional computer, ang minimum nga mabulag nga bahin sa mga impormasyon - sa usa ka gamay. Ug kon atong tagdon ang mga data sa usa ka butang nga talan-awon, sa usa ka butang alang sa sakyanan lamang sa duha ka mga kapilian. Bit mahimong naglakip sa bisan zero o usa, nga mao ang bahin sa usa ka duha code.

bag-o nga pamaagi

Karon ang ni mahanduraw nga sa usa ka gamay nga anaa ug zero, ug ang yunit - sa usa ka "quantum gamay" o "Cube". Ang papel sa mga yano nga mga baryable ang pagdula sa nanagkalinyas sa electron (kini tuyok sa bisan tuo o counterclockwise). Dili sama sa yano nga gamay Cube mahimo sa pagbuhat sa pipila ka mga gimbuhaton dungan, ug tungod sa abut niini nga mahitabo sa tibook nga pagsingkamot, ubos nga electron masa ug katungdanan dili importante dinhi.

Kini mahimong gipatin-aw sa panig-ingnan sa sa mga tanghaga. Aron sa pagkuha gikan niini, kamo kinahanglan nga sa pagsulay sa usa ka daghan sa mga lain-laing mga mga kapilian nga gikan diin ang usa lamang nga husto. Tradisyonal nga computer bisan mosulbad sa mga problema sa madali, apan sa usa ka higayon nga pagtrabaho lamang sa usa ka problema. Siya naglista sa tanan nga mga kapilian sa usa ka tract, ug sa katapusan makakaplag ug usa ka dalan sa gawas. Ang quantum computer, mga pasalamat ngadto sa pagkaduha kyubita makasulbad sa daghang problema dungan. Siya moribyu sa tanan nga mga kapilian sa mga dili sa linya, ug sa usa lang ka higayon sa panahon, ug usab sa pagsulbad sa problema. kalisud mao ang lamang sa ingon nga layo mao ang pagkuha sa usa ka daghan sa buhat sa quantum butang - kini mahimong ang basehan alang sa usa ka bag-o nga kaliwatan sa computer.

aplikasyon

Kadaghanan sa mga tawo sa paggamit sa usa ka computer sa ang-ang panimalay. Uban niini nga maayo kaayo nga trabaho sa ingon sa halayo ug sa conventional pcs, apan sa pagtagna linibo piho nga mga panghitabo, tingali gatusan ka libo sa mga baryable, ang makina kinahanglan lamang dakong. Quantum computer sama sa dali ra sa pagsagubang sa maong mga butang sama sa panagna sa panahon alang sa usa ka bulan, sa pagtambal sa mga kalamidad ug data tagna niini, ug usab sa pagbuhat sa complex sa matematika kwentada uban sa daghang mga baryable alang sa usa ka tipik sa usa ka ikaduha, ang tanan uban sa usa ka processor sa usa ka pipila ka mga atomo. Busa kini mao ang posible nga, sa dili madugay ang atong labing gamhanan nga computer nga mga papel-manipis nga.

Ang pagpabilin himsog

Quantum computer teknolohiya sa paghimo sa usa ka dako nga kontribusyon sa medisina. Ang katawhan makahimo sa paghimo sa nanomachinery uban sa lig-on nga potensyal, uban sa ilang tabang, kini mahimong posible nga dili lamang sa pagdayagnos sa sakit pinaagi lamang sa pagtan-aw sa tibuok lawas gikan sa sulod, apan usab sa paghatag og pag-atiman sa medikal nga walay operasyon: gamay nga robot sa "utok" sa uban nga labaw pa kay sa usa ka computer mahimo sa pagbuhat sa tanan nga mga operasyon.

Dili kalikayan nga rebolusyon sa kapatagan sa computer games. Gamhanan nga mga makina nga dayon makasulbad sa problema, makahimo sa pagdula dula sa hilabihan realistiko graphic, kini dili halayo na ug computer kalibutan uban sa usa ka bug-os nga pagpaunlod.