إلكترون: الفرق بين النسختين
| [نسخة منشورة] | [نسخة منشورة] |
تم حذف المحتوى تمت إضافة المحتوى
إنقاذ مصادر 12 ووسم 0 كميتة.) #IABot (v2.0.1 |
ط بوت:الإبلاغ عن رابط معطوب أو مؤرشف V5 |
||
سطر 45:
بين سنتي 1838 و 1851 طور عالم الطبيعيات البريطاني [[ريتشارد لامنج]] فكرة أن الذرة تتكون من نواة مادة محاطة بجزيئات دون ذرية والتي تكوّن وحدة [[شحنة كهربائية|الشحنات الكهربائية]]<ref name="farrar">
Farrar، Wilfred V. (1969). "Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter". ''Annals of Science''. 25: 243–254. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1080%2F00033796900200141 10.1080/00033796900200141]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200509041528/https://www.tandfonline.com/doi/abs/10.1080/00033796900200141 |date=9 مايو 2020}}</ref>. وبداية من سنة 1846 أعطى الفيزيائي الألماني [[فلهيلم إدوارد فيبر|فيبر]] نظريته القائلة بأن الكهرباء تتألف من سائلين ذو شحنتين موجبة وسالبة، وتفاعلهما يحكمه [[قانون التربيع العكسي]]. في سنة 1874 اقترح الفيزيائي الإيرلندي [[جورج ستوني]] بعد دراسة هذه ظاهرة [[تحليل كهربائي|التحليل الكهربائي]] بأن هناك "كمية محددة واحدة من الكهرباء"، وهي شحنة من [[أيون]] [[تكافؤ|أحادي التكافؤ]]. وكان قادرًا على تقييم قيمة هذه الشحنة الأولية '''e''' عن طريق [[قوانين فرداي للتحليل الكهربائي]]<ref>
[[جون دي بارو]] (1983). "Natural Units Before Planck". ''Royal Astronomical Society Quarterly Journal''. 24: 24–26. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1983QJRAS..24...24B 1983QJRAS..24...24B]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603151124/http://adsabs.harvard.edu/abs/1983QJRAS..24...24B |date=3 يونيو 2019}}</ref>. واعتقد ستوني بأن تلك الشحنات مرتبطة بصورة دائمة بالذرات ولا يمكن إزالتها. في سنة 1881 جادل الفيزيائي الألماني [[هرمان فون هلمهولتز|هلمهولتز]] أن كلا من الشحنة الموجبة والسالبة منقسمتين إلى جزئين أوليين، كل منها "يتصرف كذرات كهربائية"<ref name="arabatzis">
Arabatzis، Theodore (2006). [http://books.google.com/books?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70 ''Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities'']. [[دار نشر جامعة شيكاغو]]. صفحات 70–74. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0226024210|0226024210]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140922050321/http://books.google.com/books?id=rZHT-chpLmAC&pg=PA70 |date=22 سبتمبر 2014}}</ref>. ثم أنشأ ستوني مصطلح '''الكترون''' لوصف تلك الشحنات الأولية وكان ذلك سنة 1894، وقد قال فيها: "تم تقدير الكمية الفعلية لتلك الوحدة الأساسية الأكثر أهمية في الكهرباء، وقد غامرت عندما أشرت إلى اسم ''الكترون''"<ref>
سطر 57:
قام الفيزيائي الألماني [[يوهان فيلهلم هتورف]] بدراسة التوصيل الكهربائي على الغازات المتخلخلة. فاكتشف سنة 1869 وهج منبعث من [[مهبط (توضيح)|مهبط]] يزداد بالحجم عند تقليل ضغط الغاز. وفي سنة 1876 أظهر الفيزيائي الألماني [[يوجين غولدشتاين]] أن أشعة هذا الوهج له ظل، فأطلق عليه اسم لهم [[أشعة مهبطية|أشعة الكاثود]]<ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:55–58).]]</ref>. وفي السبعينات من نفس القرن طور الكيميائي والفيزيائي الإنجليزي [[وليام كروكس|السير وليام كروكس]] أول أنبوب أشعة الكاثود [[فراغ (توضيح)|مفرغة]] بالداخل<ref name="dekosky">
DeKosky، Robert (1983). "William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s". ''Annals of Science''. 40 (1): 1–18. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1080%2F00033798300200101 10.1080/00033798300200101].</ref>. ثم أظهر بعد ذلك بأن أشعة التلألؤ التي تظهر داخل أنبوب تحمل طاقة وتنتقل من القطب السالب إلى [[مصعد (كيمياء)|القطب الموجب]]. بالإضافة إلى أنه كان قادرًا على تحريك الأشعة عند تطبيق مجال مغناطيسي عليها، مما يدل على أن الشعاع تصرف كما لو كان سالب الشحنة<ref name="leicester">
Leicester، Henry M. (1971). [http://books.google.com/books?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221 ''The Historical Background of Chemistry'']. [[Courier Dover Publications]]. صفحات 221–222. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0486610535|0486610535]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200646/https://books.google.com/books?id=aJZVQnqcwv4C&pg=PA221&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref><ref>[[#refDahl1997|Dahl (1997:64–78).]]</ref>. فاقترح سنة 1879 أنه بالإمكان تفسير تلك الخصائص من خلال ما أسماه مادة مشعة. وألمح إلى أن قد تكون هذه الحالة الرابعة للمادة التي تتكون من [[جزيء|جزيئات]] سالبة الشحنة تنطلق بسرعة عالية من الكاثود<ref>
[[بيتر زيمن]] (1907). [http://books.google.com/books?id=UtYRAAAAYAAJ "Sir William Crookes, F.R.S."]. ''[[نيتشر (مجلة)|]]''. 77 (1984): 1–3. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1038%2F077001a0 10.1038/077001a0]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20140821181615/http://books.google.com/books?id=UtYRAAAAYAAJ |date=21 أغسطس 2014}}</ref>.
سطر 64:
في عام 1896 أجرى الفيزيائي البريطاني [[جوزيف جون طومسون|جوزيف طومسون]] مع مساعديه تاونسند وويلسون<ref name="dahl"/> تجارب أشارت إلى أن أشعاعات الكاثود هي جسيمات فريدة من نوعها بدلا من أن تكون موجات أو ذرات أو حتى جزيئات كما كان الاعتقاد سابقًا<ref name="thomson"/>. وقد أعطى طومسون قيمة جيدة لكل من الشحنة ''e'' والكتلة ''m''، موجدا جسيمات ل[[أشعة مهبطية|أشعة الكاثود]] وأسماها "الكريات" {{إنج|corpuscles}}، ولها كتلة قد تكون واحد من الألف من كتلة أقل الأيونات المعروفة: الهيدروجين<ref name="wilson">
Wilson، Robert (1997). [http://books.google.com/?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138 ''Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe'']. [[CRC Press]]. صفحة 138. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0748407480|0748407480]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200637/https://books.google.com/books?id=AoiJ3hA8bQ8C&pg=PA138&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref><ref name="thomson"/>. وأظهر أن نسبة الشحنة للكتلة ''e''/''m'' مستقلة عن مادة الكاثود. وأظهر أيضًا أن إنتاج جسيمات سالبة الشحنة من مواد مشعة بواسطة التسخين ومن مواد مضيئة هو شيء كوني<ref name="thomson">Thomson، J. J. (1906). [https://web.archive.org/web/20170505072140/http://www.nobelprize.org:80/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf "Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity"](PDF). [[مؤسسة نوبل]]. مؤرشف من [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf الأصل] (PDF) في 05 مايو 2017. اطلع عليه بتاريخ 25 أغسطس 2008. {{مرجع ويب |وصلة=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=30 مايو 2020 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170505072140/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-lecture.pdf |archivedate=5 مايو 2017 |url-status=bot: unknown }}</ref>. وقد أعاد الفيزيائي الأيرلندي جورج فيتزجيرالد الاقتراح بتسمية تلك الجسيمات باسم إلكترون، وقد لقي هذا الاسم قبولا علميًا دوليًا منذ ذلك الوقت <ref name="leicester"/>.
اكتشف الفيزيائي الفرنسي [[هنري بيكريل]] أثناء دراسة [[فلورية|الومضان]] الطبيعي للمعادن سنة 1896 أنها تصدر إشعاع دون التعرض لمصدر طاقة خارجي. فأصبحت تلك [[اضمحلال نشاط إشعاعي|المواد المشعة]] موضع اهتمام كبير للعلماء خصوصًا الفيزيائي [[نيوزيلندا|النيوزلندي]] [[إرنست رذرفورد]] الذي اكتشف أنها تصدر جسيمات. وأطلق عليها [[جسيم ألفا|جسيمات ألفا]] و[[جسيم بيتا|بيتا]] على أساس قدرتها على اختراق المادة<ref>
سطر 73:
قام الفيزيائي الأمريكي [[روبرت ميليكان]] بعناية ودقة أكثر في قياس شحنة الإلكترون في [[تجربة قطرة الزيت]] سنة 1909 ثم نشر النتائج سنة 1911. واستخدمت تلك التجربة المجال الكهربائي لمنع قطرات الزيت المشحونة من السقوط بسبب الجاذبية. وأمكن لهذا الجهاز قياس الشحنة الكهربائية حتى 1-150 أيون مع هامش خطأ اقل من 0.3٪. وقد أجرى فريق طومسون تجارب مماثلة قبل ذلك<ref name="thomson"/>، باستخدام سحب من قطرات الماء المشحونة أنتجها التحليل الكهربائي<ref name="dahl"/>. وقد حصل [[أبرام يوفي]] منفصلا على نفس نتائج ميليكان وذلك باستخدام جسيمات مجهرية من المعادن، وكان ذلك سنة 1911 ولكن نشر النتائج سنة 1913<ref>
[[Isaak Kikoin|Kikoin، Isaak K.]]؛ Sominskiĭ، Isaak S. (1961). "Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday)". ''[[Soviet Physics Uspekhi]]''. 3: 798–809. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1070%2FPU1961v003n05ABEH005812 10.1070/PU1961v003n05ABEH005812]. Original publication in Russian: Кикоин، И.К.؛ Соминский، М.С. (1960). [http://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf "Академик А.Ф. Иоффе"] (PDF). ''Успехи Физических Наук''. 72 (10): 303–321. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181009013215/https://ufn.ru/ufn60/ufn60_10/Russian/r6010e.pdf |date=9 أكتوبر 2018}}</ref>. مع ذلك فإن قطرات الزيت أكثر ثباتًا من قطرات الماء بسبب ضعف معدل التبخير لديه، وبالتالي فالتجارب الدقيقة بدأت أكثر ملاءمة خلال فترات زمنية أطول<ref>
Millikan، Robert A. (1911). "The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes' Law". ''Physical Review''. 32 (2): 349–397. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRevSeriesI.32.349 10.1103/PhysRevSeriesI.32.349]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200511004049/https://journals.aps.org/pri/abstract/10.1103/PhysRevSeriesI.32.349 |date=11 مايو 2020}}</ref>.
وجد عند بداية القرن العشرين وفي ظروف معينة جسيمات مشحونة سريعة الحركة تسبب بتكثيف بخار ماء [[تشبع فائق|مفرط بالتشبع]] خلال مساره. ففي سنة 1911 استخدم [[تشارلز ويلسون]] هذا المبدأ لاستنباط [[غرفة سحابية|غرفة غيوم]] مما سمح بتصوير مسارات الجسيمات المشحونة مثل الإلكترونات سريعة الحركة<ref>Das Gupta، N. N.؛ Ghosh، Sanjay K. (1999). "A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics". ''[[Reviews of Modern Physics]]''. 18: 225–290. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FRevModPhys.18.225 10.1103/RevModPhys.18.225]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200508172532/https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.18.225 |date=8 مايو 2020}}</ref>.
=== النظرية الذرية ===
[[ملف:Bohr atom model arabic.png|تصغير|تعليق=ثلاث دوائر متحدة المركز حول نواة حيث الإلكترون ينتقل من الدائرة الثانية إلى الأولى ويصدر فوتونا|[[نموذج بور|نموذج بور للذرة]] والتي يبين حالات من الكترون ذات طاقة [[عدد كمي|كم محددة]] بالرقم n. فعندما ينتقل الإلكترون إلى مدار أدنى فإنه ينبعث منه طاقة فوتون تساوي الفرق بين طاقة المدارين.]]
شكلت التجارب التي قام بها كلا من أرنست رذرفورد و[[هنري موزلي]] و[[جيمس فرانك]] و[[غوستاف هرتس]] بداية من سنة 1914 الصورة في تكوين الذرة [[نواة (توضيح)|كنواة كثيفة]] ذات شحنة موجبة تحيط بها إلكترونات أقل كتلة<ref name="smirnov"/>. ثم أتى الفيزيائي الدانماركي [[نيلز بور]] فافترض في سنة 1913 بأن الالكترونات تكمن في حالات طاقة كمية، ويحدد العزم الزاوي لمدار الإلكترون حول النواة تلك الطاقة. وبإمكان تلك الإلكترونات التنقل بين تلك الحالات أو المدارات عن طريق إطلاق أو امتصاص فوتونات ذات ترددات محددة. ومن خلال تلك المدارات محددة الكم أوضح نيبور بدقة [[خط طيفي|خطوط الطيف]] لذرة الهيدروجين<ref>Bohr، Niels (1922). [https://web.archive.org/web/20170809100439/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf "Nobel Lecture: The Structure of the Atom"](PDF). [[مؤسسة نوبل]]. مؤرشف من [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf الأصل] (PDF) في 09 أغسطس 2017. اطلع عليه بتاريخ 03 ديسمبر 2008. {{مرجع ويب |وصلة=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=23 مايو 2019 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170809100439/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.pdf |archivedate=9 أغسطس 2017 |url-status=bot: unknown }}</ref>. ومع ذلك ف[[نموذج بور]] لم يتمكن من تفسير الفروق في الكثافة النسبية لخطوط الطيف، وكذلك أطياف العناصر الأثقل من الهيدروجين، فهي بالكاد اقتصرت على تفسير ذرة ال[[هيدروجين]]<ref name="smirnov">
Smirnov، Boris M. (2003). [http://books.google.com/?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14 ''Physics of Atoms and Ions'']. [[سبرنجر]]. صفحات 14–21. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/038795550X|038795550X]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200707/https://books.google.com/books?id=I1O8WYOcUscC&pg=PA14&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.
وقد شرح [[جيلبرت نيوتن لويس]] الروابط الكيميائية بين الذرات وذلك في سنة 1916 عندما اقترح بأن مساهمة زوج أو أكثر من الإلكترونات بين الذرات للمحافظة على [[رابطة تساهمية|الرابطة التساهمية]] في ما بين تلك الذرات، مما ينتج عنه تجاذب جانبي يعمل على تماسك الجزيء الناتج<ref>Lewis، Gilbert N. (1916). "The Atom and the Molecule". ''Journal of the American Chemical Society''. 38 (4): 762–786. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1021%2Fja02261a002 10.1021/ja02261a002]. {{مرجع ويب |وصلة=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja02261a002 |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=11 مايو 2020 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20200421004345/https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja02261a002 |archivedate=21 أبريل 2020 |url-status=bot: unknown }}</ref>. وبعدها أي في سنة 1923 أعطى كلا من [[فالتر هايتلر|والتر هيتلر]] و[[فريتز لندن]] شرحًا وافيًا حول تشكيل زوج الإلكترون مع الروابط الكيميائية في مجال [[ميكانيكا الكم]]<ref name=Arabatzis>
Arabatzis، Theodore؛ Gavroglu، Kostas (1997). "The chemists' electron". ''[[European Journal of Physics]]''. 18: 150–163. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1088%2F0143-0807%2F18%2F3%2F005 10.1088/0143-0807/18/3/005]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200510184629/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0143-0807/18/3/005 |date=10 مايو 2020}}</ref>. وفي سنة 1919 فصّل الكيميائي الأمريكي [[إرفينغ لانغموير]] نموذج لويس للذرة مشيرًا بأن جميع الإلكترونات موزعة على التوالي مكونة قشرة كروية متحدة المركز وذات سماكة متساوية<ref>Langmuir، Irving (1919). "The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules". ''Journal of the American Chemical Society''. 41 (6): 868–934. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1021%2Fja02227a002 10.1021/ja02227a002]. {{مرجع ويب |وصلة=https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja02227a002 |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=11 مايو 2020 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20200509033739/https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/ja02227a002 |archivedate=9 مايو 2020 |url-status=bot: unknown }}</ref>. وتنقسم تلك القشور بدورها إلى عدة خلايا، وكل خلية تحتوي على زوج من الإلكترونات. وعلى نحو ما فإن لنموذج لانغموير القدرة على شرح [[خاصية كيميائية|الخصائص الكيميائية]] لجميع العناصر في الجدول الدوري<ref name=Arabatzis/>، التي كانت معروفة بتكرار نفسها وفقًا [[جدول دوري#طرق أخرى لعرض الجدول الدوري|للقانون الدوري]]<ref>
Scerri، Eric R. (2007). [http://books.google.com/?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205 ''The Periodic Table'']. [[دار نشر جامعة أكسفورد|مطبعة جامعة أكسفورد]]. صفحات 205–226. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0195305736|0195305736]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200721/https://books.google.com/books?id=SNRdGWCGt1UC&pg=PA205&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.
لاحظ الفيزيائي النمساوي [[فولفغانغ باولي]] في سنة 1924 بأنه يمكن تفسير البناء شبيه القشرة للذرة من خلال مجموعة من أربع معاملات متغيرة تحدد كل حالة طاقة الكم، شريطة أن يكون أن لا يزيد في كل حالة عن إلكترون واحد. (ويعرف هذا الحظر المفروض على أكثر من إلكترون أن يشغل نفس حالة كمية الطاقة باسم [[مبدأ استبعاد باولي]]<ref>
Massimi، Michela (2005). [http://books.google.com/?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7 ''Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle'']. [[مطبعة جامعة كامبريدج]]. صفحات 7–8. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0521839114|0521839114]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200810/https://books.google.com/books?id=YS91Gsbd13cC&pg=PA7&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.) وقدم الفيزيائيان الهولنديان [[صمويل جودسميت]] و[[جورج أولنبيك]] الآلية المادية لشرح المعامل الرابع والذي له قيمتين مميزتين، عندما اقترحوا أن بإمكان الإلكترون مع الزخم الزاوي لمداره أن يمتلك قوة زخم زاوي فعلي<ref name="smirnov"/><ref>
Uhlenbeck، G. E.؛ Goudsmith، S. (1925). "Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons". ''[[علوم الطبيعة (مجلة)|علوم الطبيعة]]''. 13 (47). [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1925NW.....13..953E 1925NW.....13..953E]. {{أيقونة ألمانية}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603152238/http://adsabs.harvard.edu/abs/1925NW.....13..953E |date=3 يونيو 2019}}</ref>. وعرفت تلك الخاصية [[لف مغزلي|باللف المغزلي]] وقد شرحت تقسيم سابق كان غامضًا عن خطوط الطيف رصدها [[مطياف|مرسمة طيف]] عالي الدقة، وعرفت تلك الظاهرة باسم تقسيم [[بنية دقيقة|هيكلي دقيق]]<ref>
Pauli، Wolfgang (1923). "Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes". ''[[Zeitschrift für Physik]]''. 16 (1): 155–164. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1923ZPhy...16..155P 1923ZPhy...16..155P]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1007%2FBF01327386 10.1007/BF01327386]. {{أيقونة ألمانية}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603152238/http://adsabs.harvard.edu/abs/1923ZPhy...16..155P |date=3 يونيو 2019}}</ref>.
سطر 94:
{{أيضا|تاريخ ميكانيكا الكم}}
في عام [[1924]] كتب الفيزيائي الفرنسي [[لويس دي بروي]] رسالة دكتوراه بعنوان "بحث حول نظرية الكم" {{رمز لغة|fr|Recherches sur la théorie des quanta}}، وافترض فيها أن كل الموادّ تمتلك "[[موجة مادية|موجة دي بروي]]" مشابهة لل[[ضوء]].<ref name="de_broglie">de Broglie، Louis (1929). [https://web.archive.org/web/20170201232114/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf "Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron"](PDF). [[مؤسسة نوبل]]. مؤرشف من [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf الأصل] (PDF) في 01 فبراير 2017. اطلع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2008. {{مرجع ويب |وصلة=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=23 مايو 2019 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170201232114/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1929/broglie-lecture.pdf |archivedate=1 فبراير 2017 |url-status=bot: unknown }}</ref> حيث أنه وتحت ظروف مناسبة ستُظهر الإلكترونات والمواد الأخرى خصائص كل من الجسيمات والضوء. ويُستدل على الخصائص الجسيميّة لجسيم ما عندما يُظهر أنه يملك موقعًا متمركزاً في [[مكان (فيزياء)|المكان]] يعتمد على انحناء مساره أثناء حركته.<ref>
Falkenburg، Brigitte (2007). [http://books.google.com/books?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85 ''Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality'']. [[سبرنجر]]. صفحة 85. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/3540337318|3540337318]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200754/https://books.google.com/books?id=EbOz5I9RNrYC&pg=PA85&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref> أما الطبيعة الشبه الموجية للجسيم فيُمكن أن تلاحظ - على سبيل المثال - عندما يمر شعاع من الضوء عبر شقوق متوازية ويخلق نمطاً [[تداخل الموجات|متداخلاً]] من الأشعة. في عام [[1927]] بُرهن على تأثير التداخل بتجربتين مختلفتين استعين فيهما بشعاع من الإلكترونات، الأولى قام بها الفيزيائي الإنكليزي [[جورج باغيت طومسون|جورج باغت طومسون]] باستخدام رقاقة حديدية نحيلة مع الشعاع، والثانية قام بها الفيزيائيان الأمريكيان [[كلنتون دافيسون]] و[[لستر جيرمر]] باستخدام بلورة من ال[[نيكل]] معه.<ref>Davisson، Clinton (1937). [https://web.archive.org/web/20170611005933/http://www.nobelprize.org:80/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf "Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves"](PDF). [[مؤسسة نوبل]]. مؤرشف من [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf الأصل] (PDF) في 11 يونيو 2017. اطلع عليه بتاريخ 30 أغسطس 2008. {{مرجع ويب |وصلة=http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=30 مايو 2020 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20170611005933/http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1937/davisson-lecture.pdf |archivedate=11 يونيو 2017 |url-status=bot: unknown }}</ref>
[[ملف:Orbital s1.png|تصغير|تعليق=سحابة زرقاء متناظرة تقل كثافتها كلما ابتعدت عن المركز|في ميكانيكا الكم يوصف [[مدار ذري|المدار الذري]] سلوك الإلكترون في الذرة، وهو توزيع الاحتمالات بدلا من المدار. ويشير النطاق المظلل في الرسم إلى الاحتمال النسبي "للعثور" على الإلكترون ذو طاقة معطاة حسب [[عدد كمي|الرقم الكمي]] عند تلك النقطة.]]
سطر 101:
في سنة 1928 وبناء على مبدأ ولفغانغ باولي فقد أنتج [[بول ديراك]] نموذجا للإلكترون وهي [[معادلة ديراك]] وتتفق مع [[مبدأ النسبية]] وذلك بتطبيق الاعتبارات النسبية والتماثل في صياغة [[هاملتوني (ميكانيكا الكم)|هاملتونية]] لميكانيكا الكم في المجال الكهرومغناطيسي<ref>
Dirac، Paul A. M. (1928). "The Quantum Theory of the Electron". ''[[وقائع الجمعية الملكية]]''. 117 (778): 610–624. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1098%2Frspa.1928.0023 10.1098/rspa.1928.0023]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200511075158/https://royalsocietypublishing.org/doi/10.1098/rspa.1928.0023 |date=11 مايو 2020}}</ref>. ولكي يحل بعض المشاكل داخل معادلته النسبية فقد طور ديراك نموذجًا للفراغ وذلك سنة 1930 ووصفه بأنه بحر من الجسيمات ذات طاقة سلبية لانهاية لها، وقد اطلق عليها اسم [[بحر ديراك]]. وكان هذا أدى به ذلك إلى الافتراض بوجود جسيمات ال[[بوزيترون]]، وهي [[مادة مضادة|المادة المضادة]] النظيرة للإلكترون<ref>Dirac، Paul A. M. (1933). [https://web.archive.org/web/20180809111420/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf "Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons"](PDF). [[مؤسسة نوبل]]. مؤرشف من [http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf الأصل] (PDF) في 09 أغسطس 2018. اطلع عليه بتاريخ 01 نوفمبر 2008. {{مرجع ويب |وصلة=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=23 مايو 2019 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20180809111420/https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1933/dirac-lecture.pdf |archivedate=9 أغسطس 2018 |url-status=bot: unknown }}</ref>. تلك الجسيمات قد اكتشفها [[كارل أندرسون]] سنة 1932، الذي اقترح بتسميتها الإلكترونات القياسية أو نيجاترون '''negatrons'''، حيث أنها مزيج من كلمتي الكترون ''electron'' وسلبي ''negative''. ولا يزال مصطلح نيجاترون يستخدم من حين لآخر، ويمكن اختصارها إلى نيجاتون 'negaton'{{يم}}<ref>
Kragh، Helge (2002). [http://books.google.com/?id=ELrFDIldlawC&pg=PA132 ''Quantum Generations: A History of Physics in the Twentieth Century'']. [[دار نشر جامعة برنستون]]. صفحة 132. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0691095523|0691095523]].</ref><ref>
Gaynor، Frank (1950). ''Concise Encyclopedia of Atomic Energy''. [[The Philosophical Library]]. صفحة 117.</ref>.
سطر 111:
مع تطور [[مسرع جسيمات|معجل الجسيمات]] خلال النصف الأول من القرن العشرين، بدأ الفيزيائيون في الخوض وبعمق في خصائص [[جسيم دون ذري|الجسيمات دون الذرية]]<ref>
Panofsky، Wolfgang K. H. (1997). [https://web.archive.org/web/20160603171047/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf "The Evolution of Particle Accelerators & Colliders"] (PDF). [[جامعة ستانفورد]]. مؤرشف من [http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf الأصل] (PDF) في 03 يونيو 2016. اطلع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2008. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20160603171047/http://www.slac.stanford.edu/pubs/beamline/27/1/27-1-panofsky.pdf |date=3 يونيو 2016}}</ref>. وأول محاولة ناجحة لتسريع الالكترونات باستخدام [[حث كهرومغناطيسي|الحث الكهرومغناطيسي]] كانت عن طريق جهاز [[بيتاترون]] الذي أنشأه [[دونالد وليام كيرست|دونالد كيرست]] سنة 1942. ووصلت طاقته الأولية حوالي MeV{{يم}}2.3 في حين وصلت طاقة البيتاترون التالية إلى 300 MeV. ثم اكتشف [[إشعاع سنكروتروني|الإشعاع السنكروتروني]] سنة 1947 بطاقة 70 MeV في شركة [[جنرال إلكتريك]]. وكانت عملية تسريع الإلكترونات والتي قاربت سرعتها من سرعة الضوء خلال مجال مغناطيسي هي السبب في ظهور هذا الإشعاع<ref>
Elder، F. R.؛ Gurewitsch، A. M.؛ Langmuir، R. V.؛ Pollock، H. C. (1947). "Radiation from Electrons in a Synchrotron". ''Physical Review''. 71 (11): 829–830. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRev.71.829.5 10.1103/PhysRev.71.829.5]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200421172859/https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.71.829.5 |date=21 أبريل 2020}}</ref>.
وفي سنة 1968 بدأ العمل ب[[أدون]] وهو أول [[مصادم]] جسيمات ذو شعاع طاقة عالي تساوي GeV{{يم}}1.5<ref>
Hoddeson، Lillian؛ Brown، Laurie؛ Riordan، Michael؛ Dresden، Max (1997). [http://books.google.com/?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25 ''The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s'']. [[مطبعة جامعة كامبريدج]]. صفحات 25–26. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0521578167|0521578167]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200758/https://books.google.com/books?id=klLUs2XUmOkC&pg=PA25&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>. وهو أداة لتسريع الإلكترونات والبوزيترونات باتجاهين متضادين، وذلك لمضاعفة الطاقة الفعالة من اصطدامهما عند مقارنة ضرب إلكترون بهدف ثابت<ref>
Bernardini، Carlo (2004). "AdA: The First Electron–Positron Collider". ''Physics in Perspective''. 6 (2): 156–183. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/2004PhP.....6..156B 2004PhP.....6..156B]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1007%2Fs00016-003-0202-y 10.1007/s00016-003-0202-y]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603152841/http://adsabs.harvard.edu/abs/2004PhP.....6..156B |date=3 يونيو 2019}}</ref>. وخلال الفترة من 1989-2000 أعطى [[مصادم إلكترون-بوزيترون الكبير|مصادم الكترون-بوزيترون الكبير]] (LEP) في [[سيرن|سرن]] طاقة شعاع 209 الكترون فولت وصنع قياسات مهمة [[نظرية النموذج العياري|للنموذج القياسي]] لفيزياء الجسيمات<ref>
[https://web.archive.org/web/20130213071348/http://public.web.cern.ch:80/public/en/research/LEPExp-en.html "Testing the Standard Model: The LEP experiments"]. CERN. 2008. مؤرشف من [http://public.web.cern.ch/PUBLIC/en/Research/LEPExp-en.html الأصل] في 13 فبراير 2013. اطلع عليه بتاريخ 15 سبتمبر 2008. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20130213071348/http://public.web.cern.ch:80/public/en/research/LEPExp-en.html |date=13 فبراير 2013}}</ref><ref>
سطر 122:
=== التصنيف ===
[[ملف:Standard Model of Elementary Particles ar.png|300بك|تصغير|تعليق=جدول يبين أرباع صفوف وأربع أعمدة، كل مربع يحتوي على معرف الجسيم|النموذج القياسي للجسيمات الأولية. الإلكترون في أسفل اليسار.]]
تنتمي الإلكترونات في النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات إلى مجموعة من جسيمات دون ذرية تسمى [[لبتون (توضيح)|لبتون]]ات، والتي تعتبر [[جسيم أولي|جسيمات أولية]] أو أساسية. فالإلكترونات هي أقل كتلة من أي جسيم لبتون مشحون (أو أي نوع من الجسيمات المشحونة كهربائيًا)، وتنتمي إلى [[جيل (فيزياء الجسيمات)|الجيل الأول]] من الجسيمات الأساسية<ref>Frampton، Paul H. (2000). "Quarks and Leptons Beyond the Third Generation". ''Physics Reports''. 330: 263–348. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1016%2FS0370-1573%2899%2900095-2 10.1016/S0370-1573(99)00095-2]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200508185158/https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S0370157399000952 |date=8 مايو 2020}}</ref>. ويحتوي الجيل الثاني والثالث على لبتونات مشحونة، ويتطابق [[ميوون|الميون]] و[[تاوون|التاو]] مع الإلكترون في الشحنة و[[لف مغزلي|اللف]] و[[قوة أساسية|التفاعلات]] ولكن كتلتها أكبر. فاللبتونات تختلف عن العنصر الأساسي الآخر في المادة وهو ال[[كوارك]] وذلك بافتقارها إلى [[تآثر قوي|التفاعل القوي]]. وينتمي أعضاء مجموعة اللبتون إلى ال[[فرميون]]ات لأن لديها لف مغزلي نصف عدد صحيح، فالإلكترون لديه لف مغزلي {{frac|1|2}}{{يم}}<ref name="raith">Raith، Wilhelm (2001). ''Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles''. CRC Press. صفحات 777–781. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0849312027|0849312027]].</ref>.
=== خصائص أساسية ===
تعادل [[كتلة ساكنة|الكتلة الساكنة]] للإلكترون تقريبا [[قيم أسية (كتلة)|{{val|9.109|e=-31}}]] [[كيلوغرام|كغم]]<ref name="CODATA"/>، أو {{val|5.489|e=-4}} [[وحدة كتل ذرية]]. على أساس مبدأ [[ألبرت أينشتاين|آينشتاين]] ل[[تكافؤ كتلة-طاقة|تكافؤ المادة والطاقة]]، وتلك الكتلة تتوافق مع الطاقة الساكنة [[قيم أسية (طاقة)|0.511 MeV]]. وكتلته تعادل تقريبا 1836/1 من كتلة البروتون<ref name=nist_codata_mu>[https://web.archive.org/web/20190328001314/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme "CODATA value: proton-electron mass ratio"]. 2006 CODATA recommended values. National Institute of Standards and Technology. مؤرشف من [http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme الأصل] في 28 مارس 2019. اطلع عليه بتاريخ 18 يوليو 2009. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190328001314/https://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme |date=28 مارس 2019}}</ref><ref>Zombeck، Martin V. (2007). [http://books.google.com/?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14 ''Handbook of Space Astronomy and Astrophysics''] (الطبعة 3rd). Cambridge University Press. صفحة 14. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0521782422|0521782422]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200832/https://books.google.com/books?id=tp_G85jm6IAC&pg=PA14&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>. وتبين القياسات الفلكية أن [[نسبة كتلة البروتون-الإلكترون]] هي نفس القيمة منذ نصف [[عمر الكون]]، كما هو المتوقع في النموذج القياسي<ref>Murphy، Michael T.؛ Flambaum، VV؛ Muller، S؛ Henkel، C (2008-06-20). [http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611 "Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe"]. ''Science''. 320 (5883): 1611–1613. [[ببمد|PMID]] [//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/18566280 18566280]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1126%2Fscience.1156352 10.1126/science.1156352]. اطلع عليه بتاريخ 03 سبتمبر 2008. {{مرجع ويب |وصلة=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611 |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=17 نوفمبر 2010 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20090620184242/http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611 |archivedate=20 يونيو 2009 |url-status=bot: unknown }}</ref>.
تعادل [[شحنة كهربائية|الشحنة الكهربائية]] للإكترونات {{val|-1.602|e=-19}} [[كولوم]]<ref name="CODATA">The original source for CODATA is = Mohr، = P.J.؛ = Taylor، = B.N.؛ = Newell، = D.B. (2006). "CODATA recommended values of the fundamental physical constants". ''[[Reviews of Modern Physics]]''. = 80: = 633–730. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FRevModPhys.80.633 10.1103/RevModPhys.80.633].
:Individual physical constants from the CODATA are available at: [https://web.archive.org/web/20131014073417/http://physics.nist.gov:80/cuu "The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty"]. [[المعهد الوطني للمعايير والتقنية]]. مؤرشف من [http://physics.nist.gov/cuu/ الأصل] في 14 أكتوبر 2013. اطلع عليه بتاريخ 15 يناير 2009. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20131014073417/http://physics.nist.gov:80/cuu |date=14 أكتوبر 2013}}</ref> الذي هو وحدة الشحن القياسية للجسيمات دون ذرية. ففي حدود دقة التجريبية فإن شحنة الإلكترون مطابقة ومعاكسة لشحنة البروتون<ref>
= Zorn، = J.C.؛ = Chamberlain، = G.E.؛ = Hughes، = V.W. (1963). "Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron". ''[[فيزيكال ريفيو]]''. = 129 (6): = 2566–2576. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRev.129.2566 10.1103/PhysRev.129.2566]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200508105924/https://journals.aps.org/pr/abstract/10.1103/PhysRev.129.2566 |date=8 مايو 2020}}</ref>. ويستخدم الرمز ''e'' ك[[شحنة أولية]] ويرمز الإلكترون عادة بالرمز {{جسيم دون ذري|electron}}، حيث الرمز ناقص يشير إلى شحنة سالبة. أما البوزيترون فيرمز {{جسيم دون ذري|positron}} لأن لها نفس خصائص الإلكترون لكنها موجبة الشحنة<ref name="raith"/><ref name="CODATA"/>.
للإلكترون [[زخم زاوي]] أو لف حقيقي {{sfrac|1|2}}{{يم}}<ref name="CODATA"/>. وتحدد تلك الخاصية عند الإشارة إلى الإلكترون كجسيم [[لف مغزلي-½|لف {{sfrac|1|2}}]]{{يم}}<ref name="raith"/>. حجم اللف لتلك الجسيمات هو {{sfrac|ħ|2}}<ref name=Gupta2001>{{cite book
سطر 140:
| isbn = 978-81-224-1300-7
| ref={{harvid|Gupta|2001}}
| مسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20200515200702/https://books.google.com/books?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81&hl=en | تاريخ الأرشيف = 15 مايو 2020 }}</ref><ref group="معلومة">يتم الحصول على هذا من رقم اللف الكمي خلال
:<math>\begin{alignat}{2}
S & = \sqrt{s(s + 1)} \cdot \frac{h}{2\pi} \\
سطر 148:
أنظر: = Gupta، = M.C. (2001). [http://books.google.com/?id=0tIA1M6DiQIC&pg=PA81 ''Atomic and Molecular Spectroscopy'']. [[New Age Publishers]]. صفحة 81. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/8122413005|8122413005]].</ref>. بينما نتيجة قياس [[إسقاط (هندسة)|إسقاط]] اللف حول أي محور لايكون إلا ±{{sfrac|''ħ''|2}}. إضافة إلى اللف فإن الإلكترون له [[عزم الكتروني ثنائي مغناطيسي|عزم مغناطيسي]] فعلي على طول محور اللف<ref name="CODATA"/>. وهو يساوي واحد [[مغنطون بور]] تقريبا<ref name=Hanneke/>{{#tag:ref|مغنطون بور:
:<math>\textstyle\mu_B=\frac{e\hbar}{2m_e}.</math>|group="معلومة"}}، وهو ثابت فيزيائي يساوي {{val|9.27400915|(23)|e=-24|u=[[جول]] لكل [[تسلا (وحدة)|تسلا]]}}<ref name="CODATA"/>. فحسب زخم الإلكترون يحدد اتجاه اللف خاصية الجسيمات الأولية المعروفة باسم [[حلزونية (فيزياء الجسيمات)|الحلزونية]]<ref name="anastopoulos">
= Anastopoulos، = C. (2008). [http://books.google.com/?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261 ''Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics'']. [[دار نشر جامعة برنستون]]. صفحات 261–262. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0691135126|0691135126]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200628/https://books.google.com/books?id=rDEvQZhpltEC&pg=PA261&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.
لا يوجد للإلكترون بنية تفصيلية معروفة<ref name="prl50">
= Eichten، = E.J.؛ = Peskin، = M.E.؛ = Peskin، = M. (1983). "New Tests for Quark and Lepton Substructure". ''[[Physical Review Letters]]''. = 50 (= 11): 811–814. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.50.811 10.1103/PhysRevLett.50.811]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200510152058/https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.50.811 |date=10 مايو 2020}}</ref><ref>
= Gabrielse، = G.; ''et al.'' (2006). "New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron ''g'' Value and QED". ''[[Physical Review Letters]]''. = 97: = 030802(1–4). [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.97.030802 10.1103/PhysRevLett.97.030802]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200511121117/https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.97.030802 |date=11 مايو 2020}}</ref>. لذا فهو يعّرف أو يوصف بأنه [[جسيم نقطي]] ذو شحنة نقطية ولا يوجد له حيز مكاني<ref name="curtis74">
= Curtis، = L.J. (2003). [http://books.google.com/?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74 ''Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach'']. [[مطبعة جامعة كامبريدج]]. صفحة 74. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0521536359|0521536359]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200633/https://books.google.com/books?id=KmwCsuvxClAC&pg=PA74&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>. فقد لوحظ أن الحد الأعلى لنصف قطر الكترون مفرد في [[فخ بينينج|مصيدة بنينغ]] هو 10<sup>−22</sup> متر<ref>
= Dehmelt، = H. (1988). "A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius". ''[[Physica Scripta]]''. = T22: = 102–110. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1088%2F0031-8949%2F1988%2FT22%2F016 10.1088/0031-8949/1988/T22/016]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200511101949/https://hkvalidate.perfdrive.com/captcha?ssa=f63cf4e5-e42e-4483-a64b-cc9f2949da90&ssb=ggf3healagbdakdk26bldmbl4&ssc=https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0031-8949/1988/T22/016&ssd=585551969103633&sse=pc@pjfigcbddgi@&ssf=a8a737399c16a0a72cbf9903c39b581092685ac4&ssg=8a03a020-c3a9-49ed-b6a2-1e080cd58a66&ssh=63e55d91-f65a-4355-9b78-ce8e64a82fa9&ssi=74e67c6f-8427-4f93-a2ed-e0a803a1b2cd&ssj=ce1c22e4-d67c-45e5-9a32-2a6f1d24194d&ssk=support@shieldsquare.com&ssl=514157944371&ssm=65037941600233830105305534274489&ssn=6ed3d0f372821965bdde53f79159466458b62fe3fc1e-cd7b-4afb-8cd505&sso=9fdf564a-43b873870a4afa602bb1bcd9f1e6b7db4e9c7317a5a664bf&ssp=57739803171589173065158919658054314&ssq=83375089238968099853592389554978276302139&ssr=MjA3LjI0MS4yMjcuMTA1&sss=Mozilla/5.0%20(compatible;%20Yahoo!%20Slurp;%20http://help.yahoo.com/help/us/ysearch/slurp)&sst=Mozilla/5.0%20(Windows%20NT%2010.0;%20Win64;%20x64)%20AppleWebKit/537.36%20(KHTML,%20like%20Gecko)%20Chrome/74.0.3729.169%20Safari/537.36&ssu=Mozilla/4.0%20(compatible;%20MSIE%208.0;%20Windows%20NT%206.1)%20Gecko/20100101%20Firefox/39.0&ssv=q4o1nmqllqmtrmv&ssw=&ssx=974616656330921&ssy=nhkldkpekklpfkepmpbpeegabmebeomdfdongfhk&ssz=e3a366f7b2823bc |date=11 مايو 2020}}</ref>. بينما قيمة ثابت [[نصف قطر تقليدي للإلكترون]] الفيزيائي هو {{val|2.8179|e=-15|u=m}} وهذا أعلى بكثير من القيمة السابقة. لكن قيمة المصطلح جاءت من عملية حسابية مبسطة لشحنة الإلكترون بواسطة [[ديناميكا حرارية|الديناميكا الحرارية]] ومتجاهلة تأثيرات [[ميكانيكا الكم]] (أي أنه تصور قديم ولكنه مع ذلك لايزال يصلح للاستخدام في الحسابات). وإن كان في الواقع لا توجد علاقة بما يسمى نصف قطر تقليدي للإلكترون مع البنية الأساسية الحقيقية للإلكترون.<ref>
= Meschede، = D. (2004). [http://books.google.com/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168 ''Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics'']. [[Wiley-VCH]]. صفحة 168. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/3527403647|3527403647]]. {{وصلة مكسورة|تاريخ= يونيو 2019 |bot=JarBot}} {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200736/http://books.google.com/?id=PLISLfBLcmgC&pg=PA168 |date=15 مايو 2020}}</ref><ref group="معلومة">يشتق نصف قطر الإلكترون التقليدي على النحو التالي. لنفترض أن شحنة الإلكترون تنتشر بانتظام خلال مجال كروي. حيث بإمكان الجزء الواحد من المجال أن يصد الأجزاء الأخرى لذا فالمجال يتكون من طاقة كهروستاتيكية كامنة. بافتراض أن تلك الطاقة تعادل [[كتلة ساكنة|الطاقة الساكنة]] الإلكترون والتي يحددها [[النسبية الخاصة]](''E'' = ''mc''<sup>2</sup>).<br/>
ومن النظرية [[كهروستاتيكا|الكهروستاتيكية]] فإن [[طاقة وضع|طاقة الوضع]] للمجال الكروي عند نصف القطر ''r'' وشحنة ''e'' تكون كالتالي:
:<math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \varepsilon_0 r},</math>
سطر 164:
هناك [[جسيم أولي|جسيمات أولية]] [[اضمحلال الجسيمات|تضمحل]] تلقائيا إلى جسيمات أقل ضخامة. مثال على ذلك [[ميوون|الميوون]] الذي يضمحل إلى إلكترون و[[نيوترينو|نيترينو]] و[[نيترينو#نقيض النيوترينو|نقيض النيترينو]] و[[تحلل أسي#متوسط العمر|بمتوسط العمر]] {{val|2.2|e=-6}} ثانية. ومع ذلك فإنه يعتقد أن الإلكترون يكون مستقرا على أسس نظرية: فالإلكترون هو أقل الجسيمات الضخمة ذات شحنة لاصفرية، لذلك فإضمحلالها ينتهك [[قانون حفظ الشحنة|قانون بقاء الشحنة]]<ref>= Steinberg، = R.I.; ''et al.'' (1999). "Experimental test of charge conservation and the stability of the electron". ''[[فيزيكال ريفيو]]''. = 61 (2): = 2582–2586. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRevD.12.2582 10.1103/PhysRevD.12.2582]. {{مرجع ويب |وصلة=https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.12.2582 |title=نسخة مؤرشفة |accessdate=11 مايو 2020 |archiveurl=https://web.archive.org/web/20200510205941/https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.12.2582 |archivedate=10 مايو 2020 |url-status=bot: unknown }}</ref>. ويعتبر الحد الأدنى التجريبي لمتوسط عمر الإلكترون <sup>26</sup>10x4.6 سنة بمستوى ثقة يقدر ب 90 ٪<ref>
= Yao، = W.-M. (2006). "Review of Particle Physics". ''[[Journal of Physics G]]''. = 33 (1): = 77–115. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1088%2F0954-3899%2F33%2F1%2F001 10.1088/0954-3899/33/1/001]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200505040922/https://iopscience.iop.org/article/10.1088/0954-3899/33/1/001 |date=5 مايو 2020}}</ref>.
=== خصائص الكم ===
سطر 187:
{{مفصلة|جسيم افتراضي}}
يعتقد الفيزيائيون بأن الفراغ ينتج باستمرار أزواج من الجسيمات الافتراضية مثل البوزيترون والإلكترون والتي سرعان [[إفناء|ماتفني]] بعضها البعض بعدها بوقت قصير<ref>
Kane، G. (October 9, 2006). [http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13 "Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?"]. [[ساينتفك أمريكان]]. اطلع عليه بتاريخ 19 سبتمبر 2008. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200715/http://www.scientificamerican.com/article/are-virtual-particles-rea/ |date=15 مايو 2020}}</ref>. فالتمازج في تفاوت الطاقة يحتاج إلى خلق تلك الجسيمات، وخلال الوقت التي تظهر فيه فإنها تندرج تحت حد الاكتشاف يفسر عنها [[مبدأ الريبة|علاقة هايزنبرغ الغامضة]]، Δ''E'' · Δ''t'' ≥ ''ħ''. بالواقع بإمكان استعارة الطاقة اللازمة لخلق تلك الجسيمات الافتراضية Δ''E'' من [[فراغ كمي|فراغ]] لفترة زمنية Δ''t''، بحيث ناتجها ليس أكثر من [[ثابت بلانك|انخفاض ثابت بلانك]] {{بدون لف|''ħ'' ≈ {{val|6.6|e=-16|u=eV·s}}}} وبالتالي فإن زمن الإلكترون الافتراضي Δ''t'' يكون في أقصى حد وهو {{val|1.3|e=-21|u=ث}}<ref name="taylor">
Taylor، J. (1989). "Gauge Theories in Particle Physics". In Davies, Paul. [http://books.google.com/?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464 ''The New Physics'']. [[مطبعة جامعة كامبريدج]]. صفحة 464. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0-521-43831-4|0-521-43831-4]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200711/https://books.google.com/books?id=akb2FpZSGnMC&pg=PA464&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.
[[ملف:Virtual pairs near electron.png|يسار|تصغير|alt=جسيم كروي مع علامة السلب في أسفل اليسار يرمز للإلكترون، بينما أزواج من الأجسام الكروية بها علامة السالب والموجب فترمز للجسيمات الافتراضية|تصوير تخطيطي لأزواج إلكترون-بوزيترون الافتراضية التي تظهر عشوائيا قرب الإلكترون (في أسفل اليسار)]]
سطر 208:
Odom، B.; ''et al.'' (2006). "New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron". ''[[Physical Review Letters]]''. 97: 030801. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/2006PhRvL..97c0801O 2006PhRvL..97c0801O]. [[ببمد|PMID]] [//www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/16907490 16907490]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRevLett.97.030801 10.1103/PhysRevLett.97.030801]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603155610/http://adsabs.harvard.edu/abs/2006PhRvL..97c0801O |date=3 يونيو 2019}}</ref><ref>
Schwinger، J. (1948). "On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron". ''[[فيزيكال ريفيو]]''. 73 (4): 416–417. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1948PhRv...73..416S 1948PhRv...73..416S]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1103%2FPhysRev.73.416 10.1103/PhysRev.73.416]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20190603155624/http://adsabs.harvard.edu/abs/1948PhRv...73..416S |date=3 يونيو 2019}}</ref>. التوافق الدقيق للغاية لهذا الاختلاف المتوقع مع تحديد قيمة تجريبية يعتبر واحدا من أهم الإنجازات العظيمة ل[[كهروديناميكا كمية|إلكتروديناميكا كمية]]<ref>
Huang، K. (2007). [http://books.google.com/?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123 ''Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields'']. [[World Scientific]]. صفحات 123–125. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/981-270-645-3|981-270-645-3]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200802/https://books.google.com/books?id=q-CIFHpHxfEC&pg=PA123&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>.
في [[فيزياء كلاسيكية|الفيزياء الكلاسيكية]] يعتمد كلا من الزخم الزاوي والعزم المغناطيسي للجسم على أبعاده المادية. لذا فإنه لا يتجانس مع تلك الخصائص أن يأخذ مفهوم إلكترون عديم الأبعاد حيزا فيها. ولكن هذا التناقض الواضح يمكن تفسيره من [[جسيم افتراضي|فوتونات افتراضية]] تكونت في الحقل الكهربائي الناتج من الإلكترون. فتسبب تلك الفوتونات بالإلكترون أن يزاح بطريقة شديدة الهيجان<ref>
سطر 216:
يولد الإلكترون مجالا كهربائيا بحيث يمارس فيه قوة جذب على الجسيمات موجبة الشحنة كالبروتون وقوة طرد على الجسيمات سلبية الشحنة. ويحدد [[قانون كولوم]] العكسي مع مربع المسافة قوام تلك القوة<ref>
Elliott، R.S. (1978). [http://ieeexplore.ieee.org/xpls/abs_all.jsp?arnumber=3600 "The History of Electromagnetics as Hertz Would Have Known It"]. ''[[IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques]]''. 36 (5): 806–823. [[بيب_كود|Bibcode]]:[http://adsabs.harvard.edu/abs/1988ITMTT..36..806E 1988ITMTT..36..806E]. [[معرف الوثيقة الرقمي|doi]]:[//doi.org/10.1109%2F22.3600 10.1109/22.3600]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20181005105350/http://adsabs.harvard.edu/abs/1988ITMTT..36..806E |date=5 أكتوبر 2018}}</ref>. فعندما يكون الإلكترون في حالة حركة فإنه يولد [[حقل مغناطيسي|مجالا مغناطيسيا]]<ref name="munowitz140">[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:140).]]</ref>. ويربط [[قانون أمبير|قانون أمبير-ماكسويل]] المجال المغناطيسي بحركة كتلة الإلكترون ([[تيار كهربائي|التيار]])، فخاصية الحث تلك تعطي مجالا مغناطيسيا كي يعمل [[محرك كهربائي|المحرك الكهربائي]]<ref>
Crowell، B. (2000). [http://books.google.com/?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129 ''Electricity and Magnetism'']. [[Light and Matter]]. صفحات 129–152. [[رقم_دولي_معياري_للكتاب|ISBN]] [[خاص:BookSources/0-9704670-4-4|0-9704670-4-4]]. {{Webarchive|url=https://web.archive.org/web/20200515200745/https://books.google.com/books?id=s9QWZNfnz1oC&pg=PT129&hl=en |date=15 مايو 2020}}</ref>. ويعبر قانون {{وإو|لغ=en|تر=Liénard–Wiechert potential|عر=كمون لينارد - فيشرت}} عن المجال الكهرومغناطيسي لحركة الجسيمات العشوائي، ويعطي القانون قراءة صحيحة حتى عندما تقارب سرعة الجسيمات من سرعة الضوء ([[النسبية الخاصة|النسبية]]).
[[ملف:Lorentz force.svg|يسار|تصغير|alt=رسم بياني به أقواس وهو شكل حركة الجسيمات المشحونة|جسيم بشحنة ''q'' (يسار) يتحرك بسرعة ''v'' خلال المجال المغناطيسي ''B'' الذي يكون موجها نحو اليمين. فإن كانت شحنة الإلكترون ''q'' سلبية فإن مسارها ينحني نحو الأعلى.]]
يخضع الإلكترون ل[[قانون لورنتس|قوة لورنتز]] عندما يتحرك داخل مجال مغناطيسي فيمارس عليه تأثيرا عموديا على مساره الذي حدده المجال المغناطيسي وسرعة الإلكترون. وتوجه [[قوة جذب مركزي|قوة الجذب]] تلك الإلكترون بأن ينحو [[لولب (توضيح)|بمسار حلزوني]] خلال حقل في دائرة يسمى نصف قطرها باسم نصف قطر الجيرو (gyroradius). يحرض هذا التسارع من حركة التقوس الإلكترون بأن يشع طاقة على شكل [[إشعاع سنكروتروني]]<ref>[[#refMunowitz2005|Munowitz (2005:160).]]</ref><ref>
سطر 480:
| ناشر = [[مطبعة جامعة كامبريدج]]
| الرقم المعياري = 0-521-83016-8
| مسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20200515200821/http://books.google.com/?id=b2f8rCngSuAC&pg=PA138 | تاريخ الأرشيف = 15 مايو 2020 }}</ref>.
تتغير [[موصلية كهربائية|الموصلية الكهربائية]] لكل مادة بتغير درجات الحرارة، فهي تحدد كمية التيار الكهربائي عند تطبيق [[جهد كهربائي|الجهد الكهربائي]]. فهناك موصلات جيدة كما في معادن: ال[[نحاس]] وال[[ذهب]]، وموصلات ضعيفة التوصيل مثل الزجاج و[[متعدد رباعي فلورو الإيثيلين|التيفلون]]. وأيضًا هناك [[عازل كهربائي|المواد العازلة]] التي تحجز الإلكترونات داخل ذراتها بحيث تكون المادة بمثابة [[عازل]]. أما [[شبه موصل|أشباه الموصلات]] فلها مستوى موصلية متفاوت يقع بين النقيضين من التوصيل حتى العزل<ref>
سطر 860:
| pmid=18352546
| العدد = 7
| مسار الأرشيف = https://web.archive.org/web/20170227150021/http://www.atomic.physics.lu.se/research/attosecond-physics/ | تاريخ الأرشيف = 27 فبراير 2017 }}</ref>.
يمكن تصور توزيع الإلكترونات في المواد الصلبة عن طريق {{وإو|لغ=en|تر=angle resolved photoemission spectroscopy|عر=مطياف الحل الزاوي للانبعاث الضوئي}} (ARPES). وهي تقنية تستخدم التأثير الكهروضوئي لقياس {{وإو|لغ=en|تر=Reciprocal lattice|عر=الشبكة التبادلية|نص=الفضاء المتبادل}}—وهو تمثيل رياضياتي للهياكل الدورية تستخدم للاستدلال على الهيكل الأصلي. ويمكن استخدام ARPES لتحديد اتجاه وسرعة وتناثر الإلكترونات داخل المواد<ref>
| |||