電子是什麼組成的？ 電子的質量和電荷

電子是一個基本的粒子，其中之一是物質的結構單元。 通過分類，它是一個費米子（具有半整數旋轉的粒子，以物理學家費米子命名）和一個半球形（半整數旋轉的粒子，不涉及強相互作用，物理學中的四個基礎之一）。 電子的重子數等於零，以及其他的光子。

直到最近，相信電子是一個基本的，也就是說，一個不可分割的，無顆粒的結構，但科學家現在有不同的看法。 根據現代物理學家的觀點，電子是什麼？

標題歷史

即使在古老的希臘，自然科學家也注意到琥珀，以前是羊毛，吸引了小物體本身，就是表現出電磁特性。 它的名字被希臘語ἤλεκτρον的電子所接收，這意味著“琥珀色”。 該術語由J.Stoney在1894年提出，儘管該粒子本身是由J. Thompson於1897年發現的。 檢測是很困難的，這個原因是一個小的質量， 電子 的 指揮 是找到決定性的經驗。 粒子的第一張圖像由Charles Wilson使用特殊的相機獲得，即使在現代實驗中也被使用，並以他的榮譽命名。

一個有趣的事實是，發現電子的先決條件之一就是本傑明·富蘭克林的話。 1749年，他開發了一種假設，即電是一種物質。 在他的作品中，首先使用了正，負電荷，電容器，放電，電池和電粒子等術語。 電子的特定電荷被認為是負的，質子被假設為正。

發現電子

在1846年，“原子電”的概念開始在他的作品中由德國物理學家威廉·韋伯（Wilhelm Weber）使用。 邁克爾·法拉第（Michael Faraday）發現了“離子”這個術語，現在也許他們還是從學校的長椅上得知。 許多傑出的科學家，如德國物理學家和數學家朱利葉斯·普魯克，讓·佩倫，英國物理學家威廉·克羅克斯，恩斯特·盧瑟福等人一直參與電力的性質。

因此，約瑟夫·湯普森在約瑟夫·湯普森成功完成了他的著名經歷之後，證明了一個小於原子的粒子的存在，許多科學家在這個領域工作，如果沒有做這個巨大的工作，這個發現是不可能的。

約瑟夫湯普森在1906年獲得諾貝爾獎。 實驗如下：通過平行的金屬板產生電場，通過陰極射線束。 那麼他們必須做同樣的事情，但已經通過一個產生磁場的線圈系統。 湯普森發現射線在電場作用下發生偏轉，磁場作用下觀察到光線，但是如果兩個場以一定的比例作用於陰極射線，則這些軌跡不會改變，這取決於粒子的速度。

經過計算，湯普森知道這些顆粒的速度明顯低於光速，這意味著它們有質量。 從那時起，物理學家已經相信物質的開放顆粒是原子的一部分，隨後由 盧瑟福 的 實驗 證實 。 他稱之為“原子的行星模型”。

量子世界的悖論

電子組成的問題是相當複雜的，至少在科學發展的這個階段。 在考慮之前，人們必須轉變為量子物理學的悖論之一，甚至科學家們也無法解釋。 這是一個有兩個插槽的著名實驗，解釋了電子的雙重性質。

其本質在於，在“槍”射擊粒子之前，安裝了具有垂直矩形孔的框架。 在它後面有一個牆壁，從中可以觀察到命中的痕跡。 首先我們需要了解事情的行為。 最簡單的方式來想像網球是如何由機器發射的。 一些球落入孔中，牆上的點擊痕跡被添加到一個垂直條上。 如果在一定距離添加另一個相同的孔，軌跡將分別形成兩個波段。

在這種情況下的波動有所不同。 如果牆上有波浪碰撞的跡象，則在一個孔的情況下，該條也將是一個。 然而，在兩個狹縫的情況下，一切都會發生變化。 通過洞的波浪被分成兩半。 如果其中一個波浪的頂部與另一個波浪的下部相交，則它們彼此熄滅，並且牆上出現干擾圖案（幾個垂直波段）。 波浪交匯處的地方會留下痕跡，但沒有相互滅絕的地方。

驚人的發現

在上述實驗的幫助下，科學家們可以向世界展現量子和經典物理學的差異。 當他們開始用電子轟擊牆壁時，它顯示出正常的垂直痕跡：一些顆粒，就像網球一樣，陷入了缺口，有的沒有。 但是當第二個洞出現時，一切都變了。 牆上出現干擾圖案！ 起初，物理學家決定電子互相干擾，決定讓它們一次出來。 然而，經過幾個小時（電子速度仍然遠低於光速），再次出現了乾擾圖案。

意外轉彎

電子與一些其他粒子（如光子）一起表現出一种红細胞波二元論（也稱為“量子二次論”）。 像薛定er貓，既活著又死了，電子的狀態可以是紅細胞和波浪。

然而，這個實驗的下一步引起了更多的奧秘：一個基本的粒子，每個人都知道，給了一個令人難以置信的驚喜。 物理學家決定在孔上安裝一個觀察裝置，以固定顆粒通過哪個槽，以及它們如何表現為波浪。 但一旦觀察機制放置，牆上就只出現了兩條，對應兩個孔，沒有 乾涉圖案！ 一旦“陰影”被刪除，粒子就再次開始出現波浪屬性，就好像它知道沒有人在看著它。

另一個理論

物理學家Bourne認為粒子不會成為字面上的浪潮。 電子本身就包含一個概率波，給出了一個乾擾模式。 這些粒子具有疊加的性質，也就是說，它們可以以某種概率在任何地方，所以它們可以伴隨著類似的“波浪”。

然而，結果是顯而易見的：觀察者的存在影響實驗的結果。 這似乎是不可思議的，但這不是這種唯一的例子。 物理學家還對較大的物質部分進行了實驗，一旦物體是薄的鋁箔片。 科學家們指出，某些測量影響了物體的溫度。 這種現象的性質，還是不能解釋。

結構

但電子是什麼組成的？ 目前現代科學無法回答這個問題。 直到最近，它被認為是一個不可分割的基本粒子，現在科學家傾向於由更小的結構組成的事實。

電子特異性電荷也被認為是初級的，但是具有分數電荷的夸克現在是開放的。 有關電子組成的幾個理論。

今天你可以看到有關科學家設法分離電子的文章。 然而，這只是部分原因。

新實驗

蘇聯科學家已經在上個世紀八十年代提出，電子可能被分為三個準粒子。 在1996年，有可能將其分為螺旋和完全子，最近物理學家范登·布林克（Van den Brink）和他的團隊將粒子分成了一個螺旋和一個軌道。 但是，只能在特殊條件下才能實現分割。 實驗可以在極低溫度下進行。

當電子“冷卻”到絕對零度，這是約-275攝氏度，它們實際上停止並在它們之間形成一種物質，如合併成一個粒子。 在這樣的條件下，物理學家設法觀察電子“組成”的準粒子。

信息載體

電子半徑非常小，為2.81794 ^。 10厘米厘米，但事實證明它的組件要小得多。 能夠“分割”電子的三個部分中的每一個都攜帶有關它的信息。 Orbiton，顧名思義，包含有關粒子軌道波的數據。 Spinon負責電子的旋轉，而完全子告訴我們有關電荷。 因此，物理學家可以分別觀察強烈冷凍物質中電子的不同狀態。 他們設法追踪“全子 - 螺旋”和“螺旋 - 孿生”對，而不是整個三個。

新技術

發現電子的物理學家必須等待幾十年才能在實踐中得到應用。 在我們這個時代，技術在幾年中被使用，只要記住石墨烯 - 一個驚人的材料，由一層碳原子組成。 什麼對分裂電子有用？ 科學家預測 量子計算機 的創建，他們認為這個 量子計算機 的速度是最強大的現代計算機的幾十倍。

量子計算機技術的秘訣是什麼？ 這可以稱為簡單優化。 在熟悉的計算機中，一小部分不可分割的信息有一點。 如果我們認為數據是可視化的，那麼機器只有兩個選項。 一點可以包含零或一個，也就是二進制代碼的一部分。

新方法

現在我們假設該位包含零，單位是“量子位”或“cuebit”。 簡單變量的作用將由電子旋轉（可以順時針或逆時針旋轉）起作用。 與簡單的一點不同，cuebit可以同時執行幾個功能，這將導致操作速度的提高，電子的小質量和電荷在這裡並不重要。

你可以用迷宮的例子來解釋一下。 為了擺脫這個問題，你需要嘗試很多不同的選擇，只有一個是正確的。 傳統的電腦可以快速解決問題，但在任何一個時刻，它只能處理一個問題。 他會一個一個地走出路徑的所有變體，最終他會發現。 量子計算機，由於cuebits的雙重性，可以同時解決許多問題。 他會重新考慮所有可能的選擇，而不是反過來，而是在一個時間點，他也將解決問題。 到目前為止的困難只是迫使很多量子在一個任務上工作 - 這將是新一代計算機的基礎。

應用

大多數人在家裡使用電腦。 這樣，雖然傳統的PC也正在做得很好，但是為了預測依賴於成千上萬個變量的事件，而機器應該是巨大的。 量子計算機可以容易地處理諸如預測一個月的天氣，處理自然災害數據和預測數據等事情，並且還可以用幾分鐘的處理器來執行具有許多變量的複雜數學計算。 所以也許，很快我們最強大的電腦將會用一張紙厚。

保健

量子計算機技術將為醫學做出巨大貢獻。 人類將有機會創造具有最強大潛力的納米力學，他們的幫助不僅可以通過從內部觀察整個身體來診斷疾病，而且還可以在沒有外科手術的情況下提供醫療幫助：具有優秀計算機“大腦”的最小機器人將能夠執行所有操作。

電腦遊戲領域的革命是不可避免的。 能夠立即解決問題的強大的機器將能夠以令人難以置信的逼真的圖形來玩遊戲，而不是已經完全浸沒的計算機世界。