اتم های الکترون

[Jack Daniel'ѕ]

الکترون[۳] (با نماد e) یک ذره زیر اتمی است که حامل یک بار الکتریکی منفی می‌باشد. الکترون هیچ جزء یا ذرهٔ زیر مجموعهٔ شناخته شده‌ای ندارد؛ بنابراین الکترون به طور کلی به عنوان یک ذرهٔ بنیادی شناخته می‌شود.[۴] یک الکترون دارای جرمی تقریباً برابر با ۱/۱۸۳۶ جرم پروتون است.[۵][۶] اندازه حرکت زاویه‌ای ذاتی (اسپین) الکترون یک مقدار نیمه صحیح بر حسب ħ (ثابت کاهیدهٔ پلانک)است، که به معنای آن است که الکترون یک فرمیون می‌باشد. پادذرهٔ الکترون پوزیترون نامیده می‌شود. پوزیترون همان الکترون است با این تفاوت که پوزیترون حامل بار الکتریکی با علامت مخالف بار الکتریکی الکترون است. هنگامی که یک الکترون با یک پوزیترون برخورد می‌کند، هر دو ذره ممکن است پراکنده شوند و یا اینکه کاملاً نابود شوند، و یک جفت (یا بیشتر) فوتون‌های اشعه گاما تولید کنند. الکترون‌ها که متعلق به اولین نسل خانوادهٔ ذرات لپتون هستند،[۷] در واکنش‌های گرانشی، الکترومغناطیسی و واکنش‌های ضعیف شرکت می‌کنند.[۸] الکترون‌ها، همانند همهٔ مواد، ویژگی‌های مکانیک کوانتومی مربوط به ذره و نیز موج را دارند، بنابراین می‌توانند با ذرات دیگر برخورد کنند و مانند نور دچار پراش شوند. هرچند به خوبی در آزمایش‌های انجام شده روی الکترون نشان داده می‌شود که دلیل این دوگانگی جرم بسیار کوچک الکترون است. از آنجاکه الکترون یک فرمیون است، طبق اصل طرد پاولی هیچ دو الکترونی نمی‌توانند یک حالت کوانتومی داشته باشند.[۷] مفهوم یک مقدار بار تجزیه ناپذیر برای توضیح ویژگی‌های شیمیایی اتمها به عنوان یک نظریه در آمد و در سال ۱۸۳۸ توسط یک فیلسوف طبیعت گرای انگلیسی به نام ریچارد لامینگ مطرح شد.[۹] نام الکترون در سال ۱۸۹۴ توسط یک فیزیکدان ایرلندی به نام جورج جانتسون استونی برای این بار الکتریکی انتخاب شد. الکترون در سال ۱۸۹۷ توسط ج. ج. تامسون و گروهش که متشکل از فیزیکدانان انگلیسی بود، به عنوان یک ذره شناسایی شد.[۱۰][۱۱][۱۲]

در بسیاری از پدیده‌های فیزیکی مانند الکتریسیته، مغناطیس و رسانش گرمایی، الکترون‌ها نقشی اساسی را ایفا می‌کنند. یک الکترون در حرکت نسبت به یک ناظر یک میدان مغناطیسی تولید می‌کند، و توسط میدان‌های مغناطیسی خارجی منحرف خواهد شد. هنگامی که یک الکترون شتاب می‌گیرد، می‌تواند انرژی را به شکل فوتون جذب کرده و یا تابش کند. الکترون‌ها به همراه هستهٔ اتم که متشکل از پروتونها و نوترونها است، اتم‌ها را می‌سازند. هر چند که الکترون‌ها تنها ٪۰٫۰۶ جرم کل یک اتم را تشکیل می‌دهند. نیروی جاذبهٔ کولنی بین یک الکترون و یک پروتون باعث می‌شود که الکترون‌ها در اتم‌ها مقید بمانند. تبادل و یا اشتراک گذاری الکترون بین دو اتم یا بیشتر دلیل اصلی تشکیل پیوندهای شیمیایی است.[۱۳]

بیشتر الکترون‌های عالم در بیگ بنگ تولید شدند، اما آنها همچنین ممکن است از طریق واپاشی بتای ایزوتوپ‌های رادیواکتیو در برخوردهای با انرژی بالا مانند هنگامی که پرتوهای کیهانی وارد جو می‌شوند، تولید شده باشند. الکترون‌ها ممکن است به وسیلهٔ نابودی با پوزیترون‌ها نابود شوند، و یا ممکن است در حین تشکیل هسته در ستاره‌ها، جذب شوند. وسایل آزمایشگاهی قادرند تا الکترون‌های منفرد را به خوبی پلاسمای الکترون، نگهداری و مشاهده کنند، زیرا تلسکوپهای مخصوص می‌توانند پلاسمای الکترون را در فضای بیرونی جو آشکار سازی کنند. الکترون‌ها کاربردهای فراوانی دارند که از آن جمله می‌توان به جوشکاری، لوله‌های پرتو کاتدی، میکروسکوپ‌های الکترونی، پرتودرمانی، لیزرها و شتاب دهنده‌های ذرات اشاره کرد.