Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Большая Советская Энциклопедия

Электрон (физич.)

Электро'н (символ е^– , e), первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть атомов ; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.

Современные значения заряда (e) и массы (me ) Э. равны:

e = — 4,803242(14)x10^{– 10} ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)x10^{– 19}кулон ,

m_e = 0,9109534(47)x10^{– 27}г = 0,5110034(14) Мэв/с²,

где

с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э. равен ¹ /₂ (в единицах Планка постоянной

), и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике . Магнитный момент Э. — m = 1,0011596567(35) m , где m — магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов .

Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном . Название «Э.» [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова 'elektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд ). Античастица Э. — позитрон (e⁺ ) открыта в 1932.

Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям . Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r _{= е² /тес² ~10^{– 13}см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм , Волны де Бройля ). Де-бройлевская длина волны Э. равна}

, где u — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц ).

Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению — для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, а также природу химической связи атомов в молекулах.

Э. — член единого обширного семейства

элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (m^– ) на электрон, электронное антинейтрино (

) и мюонное нейтрино (n_m ):

,

а также бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:

.

Последняя реакция является источником b-лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий . Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два g-кванта

e^– + e⁺ ® 2g.

С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов :

e^– + е⁺ ® p^– + p⁺.

В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J //y-частица (см. Резонансы , Элементарные частицы ).

Релятивистская квантовая теория Э. (квантовая электродинамика ) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.

(где a » 1/137,036 — тонкой структуры постоянная ) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля ).

Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.

Л. И. Пономарев.

Электронаркоз

Электронарко'з (от электро... и наркоз ) электроанестезия, способ общего обезболивания путём воздействия электрическим током на головной мозг. Наркотизирующее действие электрического тока, подаваемого импульсами, впервые испытал на себе французский учёный С. Ледюк в 1902. При современном Э. применяют импульсный (с частотой от 100 Гц до 6 кгц ), синусоидальный и т. н. интерференционный токи; сила тока — от 10 до 200 лот. При любой методике Э. электроды накладывают на лобную и затылочную области головы. Наркотизирующий эффект обусловлен снижением активности воспринимающих боль корковых и подкорковых структур головного мозга. Побочные эффекты электрического воздействия (мышечный спазм, нарушения кровообращения и дыхания) затрудняли практическое применение метода. Развитие анестезиологии обусловило возможность использования Э. (его преимущество — быстрота достижения обезболивания и выхода из состояния наркоза, отсутствие токсического действия, портативность аппаратуры) в качестве компонента современного комбинированного наркоза. Специалисты, изучающие проблемы Э., с 1966 объединены в Международное общество электросна и электроанестезии.