.
Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 103 φορές μικρότερη από το πρωτόνιο.
Τα ηλεκτρόνια μαζί με τους ατομικούς πυρήνες σχηματίζουν τα άτομα. Τα ηλεκτρόνια μπορεί να θεωρηθεί πως περιστρέφονται ταχύτατα γύρω από τον πυρήνα των ατόμων σε συγκεκριμένες, ομοεστιακές και μη συμπίπτουσες ενεργειακές τροχιές, τις στοιβάδες, όπως περίπου οι πλανήτες σε ένα ηλιακό σύστημα. Ο εκάστοτε αριθμός και η διάταξη των ηλεκτρονίων στις ατομικές ενεργειακές στοιβάδες καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων, ενώ η παγίδευσή τους σε τροχιές γύρω από πυρήνες και γειτονικών ατόμων, σε επιτρεπόμενες στοιβάδες, δημιουργεί τους χημικούς δεσμούς.
Σήμερα δεν θεωρείται πως τα ηλεκτρόνια περιφέρονται πραγματικά στις τροχιές που καθορίζουν ενεργειακά οι στοιβάδες αλλά πως βρίσκονται σε θέσεις που δεν είναι δυνατό να είναι απόλυτα γνωστές και έχουν σχήμα νέφους πιθανοτήτων. Ακόμα και στην περίπτωση που έχουμε ένα ηλεκτρόνιο γύρω από ένα πρωτόνιο, (δηλαδή σε ένα άτομο υδρογόνου), το ηλεκτρόνιο περιγράφεται ως ένα νέφος γύρω από τον πυρήνα που είναι πιο πυκνό κοντά στην απόσταση της στοιβάδας που του αναλογεί ενεργειακά.
Η ροή ηλεκτρονίων μέσω αγωγού δημιουργεί το ηλεκτρικό ρεύμα.
Ιδιότητες
Το ηλεκτρόνιο έχει το μικρότερο, ελεύθερο στην φύση, γνωστό ηλεκτρικό φορτίο: \( 2,803 × 10^{-15} \) ηλεκτροστατικές μονάδες, ή \( 1,602 × 10^{-19} \) κουλόμπ. Η μάζα του είναι 9,1094 × 10^{-31} χιλιόγραμμα. Αν το ηλεκτρόνιο θεωρηθεί σφαίρα η λεγόμενη κλασικιστική ακτίνα του σύμφωνα με την σχετικιστική φυσική και αγνοώντας τις κβαντομηχανικές επιδράσεις ισούται με \( 10^{-15}m \) [8], αν και πειράματα της κβαντομηχανικής έδειξαν ότι η πραγματική ενδεχόμενη ακτίνα του αν θεωρηθεί μπάλα είναι πολύ μικρότερη, της τάξης μεγέθους των \( 10^{-22}m \).
Ιστορία
Ο όρος «ηλεκτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1891 από τον Τζορτζ Τζονστόουν Στόνι, ο οποίος τον παρήγαγε από τον όρο «ηλεκτρική δύναμη» που είχε ορίσει περίπου 300 χρόνια πριν ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ. Ο Γκίλμπερτ μελέτησε τον στατικό ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ήλεκτρο, απ' όπου και όρισε τη σχετική δύναμη.
Τζόζεφ Τζον Τόμσον
Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1894 από τον Τζόζεφ Τζον Τόμσον στο εργαστήριο Κάβεντις του Κέμπριτζ, μετρώντας το λόγο φορτίου/μάζας του ηλεκτρονίου. Τα αποτελέσματα της έρευνάς του παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στο Βασιλικό Ινστιτούτο της Μεγάλης Βρετανίας την Παρασκευή, 30 Απριλίου του 1897. Για την ανακάλυψή του αυτή ο Τόμσον βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1906.
Το 1909 ο Ρόμπερτ Μίλικαν μέτρησε το φορτίο του ηλεκτρονίου με το πείραμα των σταγονιδίων λαδιού και έδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντωμένο, δηλαδή εμφανίζεται στη φύση σε διακριτές ποσότητες.
Παραπομπές
Dahl, P.F. (1997). Flash of the Cathode Rays: A History of J J Thomson's Electron. CRC Press, σελ. 72. ISBN 0-7503-0453-7.
Eichten, E.J.; Peskin, M.E.; Peskin, M. (1983). «New Tests for Quark and Lepton Substructure». Physical Review Letters 50 (11): 811–814. doi:10.1103/PhysRevLett.50.811. Bibcode: 1983PhRvL..50..811E.
Farrar, W.V. (1969). «Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter». Annals of Science 25 (3): 243–254. doi:10.1080/00033796900200141.
Arabatzis, T. (2006). Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities. University of Chicago Press, σελ. 70–74. ISBN 0-226-02421-0.
Buchwald, J.Z.; Warwick, A. (2001). Histories of the Electron: The Birth of Microphysics. MIT Press, σελ. 195–203. ISBN 0-262-52424-4.
Thomson, J.J. (1897). «Cathode Rays». Philosophical Magazine 44 (269): 293. doi:10.1080/14786449708621070.
P.J. Mohr, B.N. Taylor, and D.B. Newell (2011), "The 2010 CODATA Recommended Values of the Fundamental Physical Constants" (Web Version 6.0). This database was developed by J. Baker, M. Douma, and S. Kotochigova. Available: http://physics.nist.gov/constants [Thursday, 02-Jun-2011 21:00:12 EDT]. National Institute of Standards and Technology, Gaithersburg, MD 20899.
Δέρβος, Κωνσταντίνος Θ.; Βασιλείου Παναγιώτα (2009). «1.2.1 Δομή». ΕΙΣΑΓΩΓΗ ΣΤΑ ΥΛΙΚΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ. ΑΘΗΝΑ: ΕΘΝΙΚΟ ΜΕΤΣΟΒΙΟ ΠΟΛΥΤΕΧΝΕΙΟ, σελ. 14. Στο βιβλίο αναφέρεται ότι η τάξη μεγέθους του ηλεκτρονίου είναι 10-15m.
Δείτε επίσης Πύλη Φυσική
Ελεύθερα ηλεκτρόνια
Hellenica World - Scientific Library
Από τη ελληνική Βικιπαίδεια http://el.wikipedia.org . Όλα τα κείμενα είναι διαθέσιμα υπό την GNU Free Documentation License
