تعريف الإلكترون في العلوم

الإلكترون هو مكون ثابت سالبة الشحنة ذرة. توجد الإلكترونات خارج و يحيط بالذرة نواة. يحمل كل إلكترون وحدة واحدة من الشحنة السالبة (1.602 × 10^-19 كولوم) ولديه صغير كتلة بالمقارنة مع أ النيوترون أو بروتون. الإلكترونات أقل ضخامة من البروتونات أو النيوترونات. كتلة الإلكترون هي 9.10938 × 10^-31 كلغ. هذا هو حوالي 1/1836 كتلة البروتون.

في المواد الصلبة ، تعد الإلكترونات الوسيلة الأساسية لإجراء التيار (نظرًا لأن البروتونات أكبر ، وعادة ما تكون مرتبطة بالنواة ، وبالتالي يصعب تحريكها). في السوائل ، تكون ناقلات التيار أكثر من أيونات.

توقع ريتشارد لامينج إمكانية الإلكترونات (1838-1851) ، الفيزيائي الأيرلندي ج. جونستون ستوني (1874) ، وعلماء آخرون. اقترح ستوني مصطلح "إلكترون" لأول مرة عام 1891 ، على الرغم من أن الفيزيائي البريطاني لم يكتشف الإلكترون حتى عام 1897 ج. طومسون.

الرمز المشترك للإلكترون هو e^-. يسمى الجسيم المضاد للإلكترون ، الذي يحمل شحنة كهربائية موجبة ، بوزيترون أو مضاد للإلكترون ويشار إليه باستخدام الرمز β^-. عندما يصطدم إلكترون وبوزيترون ، يتم إبادة كلا الجسيمات وإطلاق أشعة جاما.

• تعتبر الإلكترونات نوعًا من الجسيمات الأولية لأنها لا تتكون من مكونات أصغر. وهي نوع من الجسيمات التي تنتمي إلى عائلة اللبتون ولديها أصغر كتلة من أي جسيم مشحون أو جسيم مشحون آخر.
• في ميكانيكا الكم ، تعتبر الإلكترونات متطابقة مع بعضها البعض لأنه لا يمكن استخدام خاصية فيزيائية ذاتية للتمييز بينهما. قد تتبادل الإلكترونات المواقف مع بعضها البعض دون التسبب في تغيير ملحوظ في النظام.
• تنجذب الإلكترونات إلى جسيمات موجبة الشحنة ، مثل البروتونات.
• يتحدد التوازن بين عدد الإلكترونات والشحنة الموجبة للنوى الذرية ما إذا كانت المادة تحتوي على شحنة كهربائية صافية أم لا. إذا كان هناك إلكترونات أكثر من الشحنات الموجبة ، فيقال أن المادة مشحونة سلبًا. إذا كان هناك فائض من البروتونات ، فإن الجسم يعتبر مشحونًا بشكل إيجابي. إذا كان عدد الإلكترونات والبروتونات متوازنًا ، يقال أن المادة محايدة كهربائيًا.
• يمكن أن توجد الإلكترونات بحرية في الفراغ. يطلق عليهم مجانا إلكترونات. تتصرف الإلكترونات في معدن كما لو كانت إلكترونات حرة ويمكن أن تتحرك لإنتاج صافي تدفق شحنة تسمى تيارًا كهربائيًا. عندما تتحرك الإلكترونات (أو البروتونات) ، يتم إنشاء مجال مغناطيسي.
• تحتوي الذرة المحايدة على نفس عدد البروتونات والإلكترونات. يمكن أن يحتوي على عدد متغير من النيوترونات (تشكيل النظائر) لأن النيوترونات لا تحمل شحنة كهربائية صافية.
• الإلكترونات لها خصائص كل من الجسيمات والموجات. يمكن أن تكون مشتتة ، مثل الفوتونات ، ولكن يمكن أن تتصادم مع بعضها البعض والجسيمات الأخرى ، مثل المواد الأخرى.
• النظرية الذرية يصف الإلكترونات كمحيط لنواة البروتون / النيوترون لذرة في قذائف. في حين أنه من الممكن نظريًا العثور على إلكترون في أي مكان في الذرة ، فمن المرجح أن تجد واحدًا في غلافه.
• الإلكترون له زخم زاوية أو دوران جوهري من 1/2.
• العلماء قادرون على عزل واحتجاز إلكترون واحد في جهاز يسمى فخ Penning. من فحص الإلكترونات المفردة ، وجد الباحثون أن أكبر نصف قطر للإلكترون هو 10^-22 أمتار. بالنسبة لمعظم الأغراض العملية ، يفترض أن الإلكترونات هي شحنات نقطية ، وهي شحنات كهربائية بدون أبعاد مادية.
• وفقًا لنظرية الانفجار العظيم للكون ، كانت للفوتونات طاقة كافية في غضون ميلي ثانية واحدة من الانفجار للتفاعل مع بعضها البعض لتشكيل أزواج إلكترون بوزيترون. لقد أزالت هذه الأزواج بعضها البعض ، وأطلقت الفوتونات. لأسباب غير معروفة ، جاء وقت كان فيه عدد الإلكترونات أكثر من البوزيترونات والبروتونات أكثر من البروتونات المضادة. بدأت البروتونات والنيوترونات والإلكترونات الباقية في التفاعل مع بعضها البعض لتشكيل الذرات.
• الروابط الكيميائية هي نتاج انتقال أو تقاسم الإلكترونات بين الذرات. تُستخدم الإلكترونات في العديد من التطبيقات أيضًا ، مثل الأنابيب المفرغة والأنابيب المضاعفة ضوئيًا والكاثود أنابيب الأشعةوالحزم الجزيئية للبحث واللحام والليزر الإلكترون الحر.
• كلمات "إلكترون" و "كهرباء" ترجع أصولها إلى الإغريق القدماء. كانت الكلمة اليونانية القديمة للعنبر إلكترون. لاحظ الإغريق فرك فرك مع العنبر تسبب العنبر لجذب الأشياء الصغيرة. هذه أقرب تجربة مسجلة للكهرباء. صاغ العالم الإنجليزي وليام جيلبرت مصطلح "electricus" للإشارة إلى هذه الخاصية الجذابة.