Ki sa ki yon elèktron? Mas la ak chaj nan yon elèktron

Elektwon - yon patikil fondamantal, youn nan sa yo ki inite yo estriktirèl nan matyè. Dapre klasifikasyon a se yon fèrmyon (patikil ak demi-entegral vire, rele apre fizisyen Enrico Fermi) ak lèpton (patikil ak demi-nonb antye relatif vire, pa patisipe nan entèraksyon an fò, youn nan kat la pi gwo nan fizik). Nimewo Baryon nan elèktron a se zewo, osi byen ke lòt lèpton.

Jiska dènyèman li te kwè ke elèktron a - yon primè, se sa ki endivizib, ki pa gen okenn estrikti nan yon patikil, men syantis gen yon opinyon diferan jodi a. Ki sa ki se elèktron a sou prezantasyon nan fizik modèn?

Istwa nan non an

Menm nan naturalist ansyen Grès remake ke Amber, pre-janm fwote ak fouri, atire ti objè, sa vle di montre pwopriyete elektwomayetik. Non de la elèktron nan te resevwa nan men ἤλεκτρον nan grèk, ki vle di "jòn". Tèm nan sijere George. Stoney nan 1894, byenke te patikil la dekouvwi pa J .. Thompson nan 1897. Li te difisil jwenn kòz la nan sa a se mas la ti ak chaj nan elèktron a te vin jwenn yon eksperyans desizif. Foto yo premye nan patikil yo te Charles Wilson ak yon kamera espesyal, ki te itilize menm nan eksperyans modèn ak se yo te rele nan onè l 'yo.

Yon reyalite enteresan an se ke youn nan condition yo pou ouvèti a nan yon elèktron se yon pawòl nan branch fanmi Benjamen Franklin. Nan 1749 li devlope ipotèz la ki elektrisite - yon sibstans ki sou materyèl. Li se nan travay li yo te premye itilize tèm tankou chaj pozitif ak negatif, egzeyat CAPACITOR, batri ak patikil elektrik. se chaj la espesifik nan elèktron a konsidere yo dwe negatif, ak pwoton a - pozitif.

Dekouvèt la nan elèktron a

Nan 1846, konsèp nan yon "atòm nan elektrisite" te itilize nan travay li, Alman fizisyen nan Wilhelm Weber. Maykl Faradey dekouvri tèm "ion a", ki se kounye a, petèt, konnen tout toujou nan lekòl la. Kesyon an nan lanati elektrisite patisipe anpil entelektyèl eminan tankou German fizisyen ak matematisyen Julius Plucker, Zhan Perren, angle fizisyen Uilyam Kruks a, Ernest Rutherford ak lòt moun.

Se konsa, anvan Dzhozef Tompson konplete avèk siksè eksperyans pi popilè l 'ak pwouve egzistans lan nan yon patikil ki pi piti pase yon atòm, nan travay nan jaden nan syantis anpil ak dekouvèt la ta dwe enposib, yo te pa fè travay sa a Colosseo.

Nan 1906, Dzhozef Tompson resevwa Prize la Nobèl. Eksperyans te jan sa a: nan plak yo metal paralèl nan jaden an elektrik, katod travès ray te pase. Apre sa, yo ta te fè menm jan an, men nan yon sistèm bobin yo kreye yon jaden mayetik. Thompson te jwenn ke lè yon jaden elektrik detounen travès, ak menm bagay la se obsève ak aksyon mayetik, sepandan travès katod reyon trajectoire pa chanje si yo aji tou de nan jaden sa yo nan pwopòsyon sèten, ki depann sou vitès la patikil.

Apre kalkil Thompson te aprann ke vitès la nan patikil sa yo se siyifikativman pi ba pase vitès la nan limyè, ak sa a vle di ke yo gen mas. Soti nan pwen sa a nan fizik te vini nan kwè ke patikil la louvri pwoblèm enkli nan atòm yo ki imedyatman konfime pa Rutherford. Li te rele li "yon modèl planetè nan nwayo yon atòm an."

Paradoks nan mond lan pwopòsyon

Kesyon an nan sa ki konstitiye yon ase elèktron konplike, omwen nan etap sa a nan devlopman nan syans. Anvan konsidere li, ou bezwen kontakte youn nan paradoks yo nan fizik pwopòsyon ke menm syantis yo pa ka eksplike. Sa a se pi popilè eksperyans la de-déchirure, eksplike nati a doub nan elèktron a.

Sans li se ke anvan "zam nan", tire patikil, mete ankadreman ak vètikal ouvèti rektangilè. Dèyè li se yon miray, ki te sou pral obsève tras nan frape yo. Se konsa, ou premye bezwen konprann ki jan pwoblèm konpòte li. Fason ki pi fasil yo wè ki jan yo kòmanse voye boul yo tenis machin. Pati nan pèl tonbe nan twou a, ak tras yo nan rezilta yo miray nan te ajoute nan yon bann sèl vètikal. Si nan yon distans sèten yo ajoute yon lòt tras yo twou menm pral fòme, respektivman, de Gwoup Mizik.

vag yo tou, yo konpòte yo yon fason diferan nan yon sitiyasyon konsa. Si miray ranpa a nan pral montre tras nan yon kolizyon ak yon vag, nan ka a nan yon sèl bann ouvèti yo pral tou youn. Sepandan, bagay sa yo yo ap chanje nan ka a nan de ouvèti yo. Vag pase nan twou yo, divize an mwatye. Si tèt la nan yon sèl vag satisfè pati anba a nan yon lòt, yo anile chak lòt, epi modèl la entèferans (miltip bann vètikal) ap parèt sou miray la. Kote nan entèseksyon an nan vag yo ap kite yon mak, ak tout tanp zidòl yo kote te gen asouvisman mityèl, pa gen okenn.

etonan dekouvèt

Avèk èd nan eksperyans la pi wo a, syantis ka byen klè demontre nan mond lan diferans ki genyen ant pwopòsyon ak fizik klasik. Lè yo te kòmanse tire elektwon mi, fèt anjeneral nan yon mak vètikal sou li: kèk patikil jis tankou yon boul tenis tonbe nan espas sa a, ak kèk pa fè sa. Men, ke tout chanje, lè te gen yon dezyèm twou. Sou miray la revele modèl la entèferans! Premye Fizik deside ke elektwon entèfere ak youn ak lòt epi deside kite yo youn pa youn. Sepandan, apre yon koup la èdtan (vitès nan k ap deplase elektwon se toujou pi ba anpil pase vitès la nan limyè) ankò yo te kòmanse montre yon modèl entèferans.

inatandi vire

Elektwonik, ansanm ak kèk lòt patikil tankou foton, rale yon Duality vag-patikil (tou sèvi ak tèm nan "pwopòsyon onn Duality"). Fè tankou chat Schrödinger ki tou de vivan ni moun ki mouri, eta a elèktron ka tou de globulèr ak onn.

Sepandan, gen pwochen etap la nan eksperyans sa a pwodwi menm plis mistè: yon patikil fondamantal, ki te sanble yo konnen tout bagay, prezante yon sipriz enkwayab. Fizisyen deside enstale nan twou délimitation aparèy fèmen, nan ki déchirure patikil la yo, ak ki jan yo manifeste tèt yo kòm ond yo. Men, le pli vit ke li te mete mekanis siveyans sou miray la te gen sèlman de Gwoup Mizik ki koresponn a de twou, e pa gen modèl entèferans! Le pli vit ke "lonbraj la" netwaye, patikil te kòmanse ankò yo montre pwopriyete yo vag tankou si li te konnen ke li te deja pa gen moun ki ap gade.

Yon lòt teyori

Fizisyen Fèt sigjere ke patikil a pa vire nan yon vag literalman. Elektwonik "gen" yon vag nan pwobabilite, ke li bay yon modèl entèferans. patikil sa yo gen pwopriyete a nan supèrpozisyon, sa vle di yo ka nenpòt kote nan yon pwobabilite sèten, ak Se poutèt sa yo pouvwa ap akonpaye de tankou yon "balanse".

Men, rezilta a se evidan: prezans a sèlman nan obsèvatè a afekte rezilta a nan eksperyans lan. Li sanble enkwayab, men li se pa egzanp lan sèlman nan kalite li yo. eksperyans Fizik yo te pote soti sou yon gwo pati nan manman an, yon fwa objè a nan segman an te FOIL la aliminyòm fin. Syantis yo te te note ke reyalite a sèlman nan kèk mezi afekte tanperati a nan objè a. Nati a nan sa yo fenomèn yo eksplike se pa ankò nan fòs.

estrikti

Men, sa ki konstitiye elèktron a? Nan pwen sa a, syans modèn pa ka reponn kesyon sa a. Jiska dènyèman li te konsidere kòm endivizib patikil fondamantal, men kounye a syantis yo enkline yo a kwè ke li se konpoze ak menm ki pi piti estrikti.

se chaj la espesifik nan elèktron a tou konsidere kòm yon debaz, men yo kounye a se kark ki louvri yo avèk chaj fraksyon. Gen plizyè teyori tankou sa ki konstitye yon elèktron.

Jodi a nou ka wè atik la, ki eta yo ki syantis yo te kapab divize elèktron an. Sepandan, sa a se sèlman an pati vre.

nouvo eksperyans

syantis Sovyetik tounen nan katreventèn yo nan dènye syèk lan te sipoze ke pouvwa elèktron a dwe divize an twa quasiparticles. Nan lane 1996 li jere yo divize l 'nan spinon Alon, ak dènyèman fizisyen Van den Brink e li te ekip li a divize an spinon patikil ak orbiton. Sepandan, divize se posib yo reyalize sèlman nan sikonstans espesyal. ka eksperyans la dwe te pote soti anba kondisyon nan tanperati ki ba anpil.

Lè elektwon yo se "fre" a zewo absoli, ki se sou -275 degre Sèlsiyis, yo prèske sispann ak fòm ant yo yon kalite pwoblèm, si fusion nan yon patikil sèl. Nan sikonstans sa yo, epi fizisyen ka obsève quasiparticles, ki "se" yon elèktron.

transpòtè enfòmasyon

Elektwon reyon se piti anpil, li se egal a ^2,81794. 10 ^-13 cm, men li vire soti ke eleman li yo gen yon gwosè pi piti anpil. Chak nan twa pati pyès sa yo nan ki jere nan "divize" elèktron a, pote enfòmasyon an sou li. Orbiton, kòm non an implique, li gen done sou patikil la vag òbital. Spinon responsab pou vire a nan elèktron a, Alon di nou sou chaj la. Kidonk, fizik la ka separeman obsève eta diferan nan elektwon nan yon materyèl fòtman e ki refwadi. Yo jere yo trase yon pè nan "Alon-spinon" ak "spinon-orbiton", men se pa tout twa ansanm.

nouvo teknoloji

Fizisyen ki te dekouvri elèktron a te oblije rete tann plizyè dekad anvan jiskaske dekouvèt yo te aplike nan pratik. Sèjousi teknoloji jwenn itilize nan plizyè ane, li se ase yo sonje grafèn - etonan materyèl ki fòme ak atòm kabòn nan yon kouch sèl. divize an nan elèktron a ta dwe itil? Syantis predi ke kreyasyon an nan yon òdinatè pwopòsyon, vitès la nan ki, dapre yo, yon dizèn kèk nan fwa pi gwo pase sa yo ki an òdinatè ki pi pwisan a jodi a.

Ki sa ki sekrè a nan teknoloji nan òdinatè pwopòsyon? Sa a ka rele yon optimize senp. Nan òdinatè a konvansyonèl yo, minimòm pati nan endivizib nan enfòmasyon an - yon ti jan. Men, si nou konsidere done yo ak yon bagay vizyèl, yon bagay pou machin nan sèlman de opsyon. Bit kapab genyen ladan swa zewo oswa yon sèl, ki se yon pati nan yon kòd binè.

nouvo metòd

Koulye a, kite a imajine ke nan yon ti jan ki genyen ak zewo, ak inite a - yon "ti jan pwopòsyon" oswa "kib". Wòl nan nan varyab senp pral jwe vire nan elèktron a (li ka Thorne swa goch oswa envers). Kontrèman ak senp kib ti jan ka fè plizyè fonksyon ansanm, ak akòz sa a ogmantasyon ap fèt vitès, ki ba mas elèktron ak chaj yo se pa enpòtan isit la.

Sa a kapab eksplike pa egzanp lan nan labirent la. Pou jwenn soti nan li, ou bezwen eseye yon anpil nan opsyon diferan ki soti nan ki yon sèl yo pral kòrèk. Tradisyonèl òdinatè menm rezoud pwoblèm byen vit, men nan yon sèl fwa yo te kapab sèlman travay sou yon pwoblèm sèl. Li enumèr tout opsyon yo sou yon sèl aparèy, ak evantyèlman jwenn yon fason soti. Òdinatè a pwopòsyon, gras a kyubita nan Duality ka rezoud anpil pwoblèm ansanm. Li pral revize tout opsyon yo pa sou liy, ak nan yon sèl ti kadè nan tan, epi tou li rezoud pwoblèm nan. Difikilte pou a se sèlman nan byen lwen tèlman se yo ka resevwa yon anpil nan travay sou objè pwopòsyon - sa a ap sèvi kòm baz pou yon nouvo jenerasyon òdinatè.

aplikasyon

Pifò moun ki itilize yon òdinatè nan nivo nan kay la. Ak travay sa a ekselan byen lwen tèlman yo ak PC yo konvansyonèl yo, men nou ka prevwa evènman espesifik dè milye, petèt dè santèn de milye de varyab, machin nan yo dwe tou senpleman menmen. Kwantik òdinatè kòm fasil fè fas ak bagay sa yo tankou prediksyon move tan pou yon mwa, tretman an nan dezas ak done prediksyon li yo, epi yo pral tou fè kalkil konplèks matematik ak varyab miltip pou yon fraksyon nan yon dezyèm fwa, tout ak yon processeur nan yon atòm kèk. Se konsa, li se posib, trè byento òdinatè ki pi pwisan nou yo papye-mens.

rete an sante

teknoloji konpitè kwantik pral fè yon kontribisyon gwo nan medikaman. Limanite pral kapab kreye nanomachinery ak potansyèl fò, avèk èd yo, li pral posib pa sèlman fè dyagnostik maladi pa senpleman gade nan tout kò a soti nan anndan an, men tou, bay swen medikal san operasyon: robo ti ak "sèvo" lòt pase yon òdinatè ka fè tout operasyon yo.

Inevitab revolisyon nan jaden an nan jwèt sou òdinatè. machin pwisan ki ka imedyatman rezoud pwoblèm nan, yo pral kapab yo jwe jwèt ak grafik èkstrèmeman reyalistik, li se pa byen lwen deja ak mond òdinatè ak yon imèsyon plen.