电子
一種帶電荷的基本粒子 / 维基百科,自由的 encyclopedia
电子(英语:Electron)是一种带有负电的亚原子粒子,通常标记为 。电子是第一代轻子,以重力、电磁力和弱核力与其它粒子相互作用。轻子是构成物质的基本粒子之一,无法被分解为更小的粒子。电子带有1/2自旋,是一种费米子,根据泡利不相容原理,任何两个电子都不能处于同样的量子态。电子的反粒子是正电子,其质量、自旋、带电量大小都与电子相同,但是电量正负性与电子相反。电子与正电子会因碰撞而互相湮灭,并在这过程中,生成一对以上的光子。
克鲁克斯管实验可以显示出电子的粒子性质。如图所示,从左往右直线移动的电子束,遇到一个十字形标靶,从而在真空管右面底端显示出十字形阴影。 | |
组成 | 基本粒子 |
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系 | 费米子 |
代 | 第一代 |
基本相互作用 | 引力,电磁力,弱核力 |
符号 | e− |
反粒子 | 正电子 |
发现 | 约瑟夫·汤姆孙(1897年) |
质量 | 9.109 383 56(11)×10-31 kg[1] 5.485 799 090 70(16)×10-4 amu[1] |
平均寿命 | 稳定 |
电荷 | −1 e[注 1] -1.602 176 6208(98)×10-19 C[1] |
磁矩 | −1.001 159 652 180 91(26) μB [1] |
自旋 | 1⁄2 |
CAS号 | 183748-02-9 Y |
由电子与中子、质子所组成的原子,是物质的基本单位。相对于中子和质子所组成的原子核,电子的质量显得极小。质子的质量大约是电子质量的1836倍。当原子的电子数与质子数不等时,则该原子会带电;称该带电原子为离子。带正电的离子叫阳离子,其电子数小于质子数;带负电的离子叫阴离子,其电子数大于质子数。若物体的电子数不等于质子数,导致正负电量不平衡时,则称该物体带静电。当正负电量平衡时,称物体的电性为电中性。静电在日常生活中有很多用途,例如,静电油漆系统能够将瓷漆(英语:enamel paint)或聚氨酯漆,均匀地喷洒于物品表面。
电子与质子之间的库仑力能促使电子被束缚于原子内部,因此为束缚电子。两个以上的原子,会交换或分享它们的束缚电子,这是化学键的主要成因。当电子不再被束缚于原子内部,而能够自由移动于原子以外的空间时,则称此电子为自由电子。多个自由电子共同移动所产生的净流动现象称为电流。在许多物理现象里,像电传导、磁性或热传导,电子都扮演了重要角色。移动的电子会产生磁场,也会被外磁场偏转。呈加速度运动的电子会产生电磁辐射现象。
根据大爆炸理论,宇宙现存的电子大部分都是生成于大爆炸事件。但也有一小部分是因为放射性物质的β衰变或高能量碰撞而生成的,例如,当宇宙线进入大气层时遇到的碰撞。在另一方面,许多电子会因为与正电子相碰撞而互相湮灭,或者,会在恒星内部制造新原子核的恒星核合成过程中被吸收。
在实验室里,像四极离子阱一类的精密尖端仪器,可以长时间束缚电子,以供观察和测量。大型托卡马克设施,像国际热核聚变实验反应堆,利用磁场来约束住高热等离子体中的电子和离子,借以实现受控核聚变。无线电望远镜可以用来侦测外层空间的电子等离子体。