YaChudo

Електрон

Переглядів: 0. Оновлено 26.10.2026.

У Вікіпедії є статті про інші значення цього терміна: Електрон (значення).


Електрон
Схематичне зображення атома барію з електронними оболонками
Символe-, β-
Родинаферміон
Групалептон
Античастинкапозитрон
Поколінняперше
мюон Редагувати інформацію у Вікіданих ►
Складелементарна частинка
Гіпотетичний суперпартнерselectrond Редагувати інформацію у Вікіданих
Фізичні властивості
Маса0,510998910(13) МеВ/c2
Час життястабільний
Заряд−1,6021766208(98)× 10−19 Кл
Спін1/2
Число спінових станів2
g-фактор−2,002319304363 ± 3,5E−13[1] Редагувати інформацію у Вікіданих
Магнітний момент1,001159652181 ± 1,1E−15 магнетон Бора[2] Редагувати інформацію у Вікіданих
Парність1 Редагувати інформацію у Вікіданих
Взаємодія
Взаємодіїелектромагнітна, гравітаційна, слабка
Дані про відкриття
ВідкритаДж. Дж. Томсон у 1897 році
Місце відкриттяCavendish Laboratory Of Experimental Physicsd Редагувати інформацію у Вікіданих
Названа на честьбурштин Редагувати інформацію у Вікіданих
CMNS: Електрон у Вікісховищі Редагувати інформацію у Вікіданих

Електрон (грец. Ηλεκτρόνιο; e−
, або β−
 у ядерних реакціях) — субатомна частинка з електричним зарядом, що дорівнює мінус одному елементарному електричному зарядові (−e = −1,6021892(46) × 10−19 Кл). Має масу 9,109554(906) × 10−31 кг. Це фундаментальна частинка, яка разом із u-кварками та d-кварками становить звичайну речовину, з якої складається Всесвіт.

Електрони є надзвичайно легкими частинками. В атомах хвилі де Бройля електрона займають атомні орбіталі навколо позитивно зарядженого ядра атома. Конфігурація та енергетичні рівні електронів визначають хімічні властивості атома. Електрони зв'язані з ядром із різною міцністю. Зовнішні, або валентні електрони, зв'язані найслабше й відповідають за утворення хімічних зв'язків між атомами, унаслідок чого виникають молекули та кристали. Ці електрони забезпечують перебіг усіх типів хімічних реакцій, оскільки можуть передаватися між атомами або спільно використовуватися ними. Внутрішні електронні оболонки формують атомний остов.

Поняття електрона пояснює численні фізичні явища. У металах зовнішні електрони є делокалізованими і можуть вільно рухатися, що зумовлює високу електропровідність і теплопровідність. У напівпровідниках кількість рухомих носіїв заряду (електронів і дірок) можна точно регулювати за допомогою легування та випромінювання, а також зміною температури та напруги, що лежить в основі сучасної електроніки.

Електрони можуть існувати як вільні частинки. У вигляді пучків частинок у вакуумі їх можна прискорювати, фокусувати та використовувати в таких приладах і технологічних процесах, як електронно-променева трубка, електронний мікроскоп, електронно-променеве зварювання, електронна літографія та прискорювач заряджених частинок, що генерує синхротронне випромінювання.

Характеристика

Електрони належать до першого покоління родини лептонів[3], тобто елементарних частинок, які не беруть участи в сильній ядерній взаємодії, а лише в електромагнітній, слабкій та гравітаційній взаємодіях. Зазвичай електрони вважають фундаментальними частинками, позаяк вони не мають відомої внутрішньої будови[4]. Маса електрона становить приблизно 1/1836 маси протона[5]. У межах квантової механіки електрон має власний момент імпульсу (спін), що дорівнює половині зведеної сталої Планка, тобто ħ/2. Фактор Ланде для електрона дорівнює 2, а g-фактор — −2,0023193043622(15). Як ферміони, електрони підкоряються принципу заборони Паулі: жодні два електрони не можуть перебувати в одному квантовому стані[3]. Як і всі елементарні частинки, електрони проявляють властивості і частинок, і хвиль. Наприклад, вони можуть стикатися як частинки з іншими частинками, а можуть зазнавати дифракції подібно до світлових хвиль. Хвильові властивості електронів легше спостерігати експериментально, ніж хвильові властивості нейтронів і протонів, позаяк електрони мають меншу масу й, відповідно, більшу довжину хвилі де Бройля за рівних умов.

Електрони відіграють основну роль у таких явищах, як електрика, магнетизм, хімія та теплопровідність, а також беруть участь у гравітаційних, електромагнітних та слабких взаємодіях[6]. Позаяк електрон має заряд, то він створює навколо себе електричне поле, а якщо він рухається відносно спостерігача, то спостерігач побачить ще й магнітне поле. Електромагнітні поля інших джерел впливають на рух електрона відповідно до сили Лоренца. Під час прискорення електрони випромінюють або поглинають енергію у вигляді фотонів.

Лабораторні прилади здатні утримувати окремі електрони, а також електронну плазму за допомогою електромагнітних полів. Спеціальні телескопи дають змогу виявляти електронну плазму в космічному просторі. Властивості електронів знайшли застосування у багатьох приладах та технологічних процесах, зокрема в трибології (заряджанні тертям), електролізі, електрохімії, акумуляторних технологіях, електроніці, зварюванні, електронно-променевих трубках, фотоефекті, сонячних фотоелектричних панелях, електронній мікроскопії, променевій терапії, лазерах, газорозрядних детекторах і прискорювачах заряджених частинок.

Взаємодії електронів з іншими субатомними частинками становлять інтерес у хімії та ядерній фізиці. Атоми складаються з позитивних протонів у ядрі та негативних електронів навколо нього, утримуваних кулонівською взаємодією. Іонізація (різниця між кількістю електронів і зарядом ядра) або спільне використання електронів між двома чи більше атомами є головними причинами утворення хімічних зв'язків[7].

Електрони беруть участь у ядерних реакціях, зокрема в зоряному нуклеосинтезі, де їх називають бета-частинками. Вони можуть утворюватися під час бета-розпаду радіоактивних ізотопів або в високоенергетичних зіткненнях, наприклад, коли космічні промені входять в атмосферу. Античастинкою для електрона є позитрон, який має такий самий за величиною, але протилежний за знаком заряд. Під час зіткнення електрона з позитроном ці частинки анігілюють одна одну, утворюючи гамма-промені у вигляді фотонів.

Електрон — стабільна частинка, його час життя принаймні перевищує 1026 років. Питання про стабільність електрона зв'язане із законом збереження електричного заряду[8][9].

Назва

Слово «електрон» давньогрецького походження (грец. Ηλεκτρόνιο), у перекладі «ясний камінь», так називався бурштин. Стародавні греки знали, що якщо потерти бурштин, то він притягуватиме пір'я. Надалі Вільям Гілберт у своїй праці «Про магніт» (1600) назвав електричною незриму силу, яка відштовхує і притягує [10].

Історія

Відкриття дії електричної сили

Давні греки помітили, що бурштин притягує дрібні предмети, якщо його потерти шерстю. Разом із блискавкою це явище є одним із найдавніших зафіксованих проявів електрики[11]. У трактаті Про магніт (1600) англійський учений Вільям Гілберт увів термін новолатинського походження electrica для позначення речовин, які, подібно до бурштину, після натирання набувають властивости притягувати дрібні об'єкти[12]. Обидва слова — electric і electricity — походять від латинського ēlectrum (яке дало назву однойменному сплаву), що, своєю чергою, походить від грецького слова ἤλεκτρον (ēlektron) — «бурштин».

Відкриття двох видів заряду

На початку 1700-х років французький хімік Шарль Франсуа Дюфе виявив, що якщо заряджена золота фольга відштовхується склом, натертим шовком, то ця сама заряджена фольга притягується бурштином, натертим шерстю. На підставі цього та інших подібних дослідів Дюфе дійшов висновку, що електрика складається з двох електричних «флюїдів»: скляного (vitreous), що виникає при натиранні скла шовком, і смоляного (resinous), що виникає при натиранні бурштину шерстю. Ці два «флюїди» можуть взаємно нейтралізуватися, якщо їх поєднувати один з одним[12][13]. Американський учений Ебенезер Кіннерслі згодом незалежно дійшов такого самого висновку[14]:118. Через десять років Бенджамін Франклін припустив, що електрика походить не від різних типів електричних флюїдів, а від єдиного «електричного флюїду», який може мати надлишок (+) або нестачу (−). Саме він увів сучасну номенклатуру зарядів — позитивного і негативного відповідно[15]. Франклін вважав носій заряду позитивним, однак не визначив правильно, у якому випадку має місце надлишок носіїв заряду, а в якому — їхня нестача[16].

У 1838—1851 роках британський натурфілософ Річард Ламінг розробив ідею про те, що атом складається з ядра речовини, оточеного субатомними частинками, які мають одиничні електричні заряди[17]. Починаючи з 1846 року, німецький фізик Вільгельм Едуард Вебер припускав, що електрика складається з позитивно і негативно заряджених «флюїдів», а їхня взаємодія підкоряється законові обернених квадратів. Вивчивши явище електролізу в 1874 році, ірландський фізик Джордж Стоні висловив припущення, що існує «неподільна кількість електрики» — заряд одновалентного іона. Йому вдалося оцінити значення цього елементарного заряду e за допомогою законів Фарадея[18]. Проте Стоні вважав, що ці заряди постійно пов'язані з атомами і не можуть бути відокремлені. У 1881 році німецький фізик Герман фон Гельмгольц твердив, що як позитивні, так і негативні заряди складаються з елементарних частин, кожна з яких «поводиться як атом електрики»[19].

Спочатку, у 1881 році, Стоні запропонував термін electrolion. Через десять років він став позначати елементарні заряди словом electron, і в 1894 році писав:

…Було здійснено оцінку фактичної величини цієї надзвичайної фундаментальної одиниці електрики, для якої я відтоді наважився запропонувати назву electron.

Пропозиція 1906 року змінити назву на electrion не прижилася, позаяк Гендрік Антон Лоренц наполягав на збереженні терміна electron[20][21]. Слово electron утворилося від слів electric та ion[22]. Своєю чергою, від нього утворився суфікс -он, який нині використовують для позначення інших субатомних частинок, як-от протон або нейтрон[23][24].

Відкриття вільних електронів поза речовиною

Кругла скляна вакуумна трубка зі світним круговим променем усередині
Пучок електронів, відхилений магнітним полем так, що утворилося коло[25]

Досліджуючи електропровідність у розріджених газах у 1859 році, німецький фізик Юліус Плюккер зауважив, що випромінювання, яке виходить із катода, спричиняє появу фосфоресцентного світіння на стінці трубки поблизу катода; причому цю ділянку світіння можна було переміщувати за допомогою магнітного поля[26]. У 1869 році учень Плюккера Йоганн Вільгельм Гітторф установив, що тверде тіло, розміщене між катодом і фосфресцентною поверхнею, відкидає тінь на цю ділянку трубки. Гітторф дійшов висновку, що катод випускає прямолінійні промені, а світіння зумовлене їхнім ударом об стінки трубки. Крім того, він виявив, що ці промені відхиляються магнітами подібно до струмів[27].

У 1876 році німецький фізик Ойґен Ґольдштайн показав, що промені випромінюються перпендикулярно до поверхні катода, чим відрізняються від світіння лампи розжарення. Ґольдштайн назвав їх катодними променями[28][29]:393. Десятиліття експериментальних і теоретичних досліджень катодних променів відіграли важливу роль у подальшому відкритті електрона Джозеф Джон Томсоном[19]. А ще Гольдштейн проводив експерименти з подвійними катодами і припускав, що один промінь може відштовхувати інший, утім не вважав, що йдеться про частинки[30].

У 1870-х роках англійський хімік і фізик сер Вільям Крукс створив першу катодно-променеву трубку, яка містила глибокий вакуум[31]. У 1874 роЦі він показав, що катодні промені можуть обертати маленьке лопатеве колесо, якщо воно розташоване на їхньому шляху. Звідси він зробив висновок, що вони переносять імпульс. Ба більше, застосувавши магнітне поле, він зміг відхиляти промені, що свідчило про їхню поведінку як негативно зарядженого пучка[28]. У 1879 році він припустив, що ці властивості можна пояснити, якщо розглядати катодні промені як потік негативно заряджених газоподібних молекул у четвертому агрегатному стані[32], де середня довжина вільного пробігу настільки велика, що зіткненнями можна знехтувати[29]:394–395.

У 1883 році ще маловідомий тоді німецький фізик Генріх Герц намагався довести, що катодні промені електрично нейтральні, і дійшов висновку про відсутність їх відхилення в електростатичному полі (на відміну від магнітного). Однак, як пояснив Джозеф Джон Томсон у 1897 році, Герц розмістив відхиляльні електроди в ділянці трубки з високою провідністю, що спричинило сильне екранування поблизу їхньої поверхні[30].

Німецько-британський фізик Артур Шустер розвинув експерименти Крукса, розмістивши металеві пластини паралельно катодним променям і приклавши між ними електростатичний потенціал[33]. Поле відхиляло промені в напрямку позитивно зарядженої пластини, що стало додатковим доказом їхнього негативного заряду. Вимірюючи величину відхилення для заданих електричного і магнітного полів, У 1890 році Шустер зміг оцінити відношення заряду до маси[a] компонентів променя. Однак отримане значення в понад тисячу разів перевищувало очікуване, тому тоді його розрахункам не довіряли[28]. Тоді ще припускали, що носіями заряду є значно важчі атоми водню або азоту[33]. Згодом виявилося, що оцінки Шустера були загалом правильними.

У 1892 році Гендрік Лоренц припустив, що маса цих частинок (електронів) може бути наслідком їхнього електричного заряду[34].

Дж. Дж. Томсон

Досліджуючи природно флуоресцентні мінерали у 1896 році, французький фізик Антуан Анрі Беккерель виявив, що вони випромінюють без будь-якої дії зовнішнього джерела енергії. Ці радіоактивні матеріали дуже зацікавили науковців, зокрема новозеландського фізика Ернеста Резерфорда, який встановив, що вони випромінюють частинки. Він позначив їх як альфа та бета відповідно до їхньої здатности проникати крізь речовину[35]. У 1900 році Беккерель показав, що бета-промені, які випромінює радій, відхиляються електричним полем і мають таке саме відношення маси до заряду, що й катодні промені[36]. Це стало додатковим підтвердженням того, що електрони є складовими атомів[37][38].

У 1897 році британський фізик Джозеф Джон Томсон разом із колегами Джоном С. Таунсендом і Г. А. Вілсоном провели експерименти, які показали, що катодні промені є саме частинками, а не хвилями, атомами чи молекулами, як вважали раніше[39]. До 1899 року він довів, що їхнє відношення заряду до маси e/m не залежить від матеріалу катода. Крім того, він показав, що негативно заряджені частинки, утворені радіоактивними, нагрітими чи освітленими матеріалами, мають універсальний характер[39][40].Томсон виміряв m/e для катодних «корпускул» і досить точно оцінив заряд e. Тож його значення маси m виявилося приблизно у 1400 разів меншим за масу найлегшого знаного іона — водню[29]:364[39]. Того ж року Еміль Віхерт і Вальтер Кауфман також обчислили відношення e/m, але не зробили висновку про відкриття нової частинки, тоді як Томсон у 1899 році навів оцінки заряду і маси електрона: e ≈ 6,8×10−10 esu та m ≈ 3×10−26 g[41][42].

Роберт Міллікен

Назву «electron» для цих частинок наукова спільнота прийняла головно завдяки підтримці Дж. Ф. Фіцджеральда, Дж. Лармора та Г. А. Лоренца[43]:273. Сам термін уперше запропонував Джордж Стоні у 1891 році як умовну назву для елементарної одиниці електричного заряду[44][21].

Заряд електрона з більшою точністю виміряли американські фізики Роберт Ендрюс Міллікен і Гарві Флетчер у своєму експерименті з олійними краплями 1909 року, результати якого було опубліковано в 1911 році. У цьому досліді електричне поле утримувало заряджену краплю олії від падіння під дією сили тяжіння. Пристрій давав змогу вимірювати електричний заряд від 1 до 150 іонів із похибкою менш як 0,3 %. Подібні експерименти раніше проводила група Томсона[39], використовуючи хмари заряджених водяних крапель, отриманих за допомогою електролізу, а також У 1911 році Йоффе Абрам Федорович, який незалежно отримав ті самі результати, що й Міллікен, використавши заряджені металеві мікрочастинки, а результати опублікував у 1913 році[45]. Олійні краплі виявилися стабільнішими за водяні через повільніше випаровування, тому вони краще підходили для точних вимірювань упродовж тривалішого часу[46].

На початку XX століття було виявлено, що за певних умов швидка заряджена частинка спричиняє на своєму шляху конденсацію перенасиченої водяної пари. У 1911 році Чарльз Томсон Різ Вільсон використав цей принцип для створення своєї камери Вільсона, що дало змогу фотографувати сліди заряджених частинок, як-от швидкі електрони[47].

Атомна теорія

Три концентричні кола навколо ядра, де електрон переходить із другого на перше коло, випромінюючи фотон
Модель Бора атома, що показує стани електрона з енергією, квантизованою числом n. Під час переходу електрона на нижчу орбіту випромінюється фотон з енергією, що дорівнює різниці енергій між орбітами.

На 1914 рік експерименти фізиків Ернест Резерфорд, Генрі Мозлі, Джеймс Франк і Ґустав Герц значною мірою встановили будову атома як щільного ядра з додатним зарядом, оточеного електронами меншої маси[48]. У 1913 році данський фізик Нільс Бор постулював, що електрони перебувають у квантованих енергетичних станах, а їхня енергія визначається моментом імпульсу орбіти електрона навколо ядра. Електрони можуть переходити з одного стану в інший, або з однієї орбіти на іншу, випромінюючи чи поглинаючи фотони певних частот. За допомогою таких квантованих орбіт він точно пояснив спектральні лінії атома водню[49]. Проте модель Бора не враховувала відносні інтенсивності спектральних ліній і не змогла пояснити спектри складніших атомів[48].

Хімічні зв'язки між атомами пояснив Гілберт Ньютон Льюїс, який у 1916 році припустив, що ковалентний зв'язок між двома атомами підтримується парою спільних електронів[50]. Згодом, у 1927 році, Вальтер Гайтлер і Фріц Лондон дали повне пояснення утворення електронних пар і хімічного зв'язку з погляду квантової механіки[51]. У 1919 році американський хімік Ірвінґ Ленґмюр розвинув статичну модель атома Льюїса й припустив, що всі електрони розподілені у вигляді послідовних «концентричних (майже) сферичних оболонок однакової товщини»[52]. Своєю чергою, він поділив оболонки на комірки, кожна з яких містила одну пару електронів. За допомогою цієї моделі Ленґмюр зміг якісно пояснити хімічні властивості всіх елементів періодичної системи[51], які, як відомо, значною мірою повторюються відповідно до періодичного закону[53].

У 1924 році австрійський фізик Вольфганг Паулі зауважив, що оболонкову структуру атома можна пояснити набором із чотирьох параметрів, які визначають кожен квантовий енергетичний стан, за умови, що кожен стан зайнятий не більш як одним електроном. Цю заборону назвали принципом Паулі[54]. Фізичний механізм для пояснення четвертого параметра, який має два різні можливі значення, запропонували нідерландські фізики Самуель Ґоудсміт і Джордж Уленбек. У 1925 році вони висловили припущення, що електрон, крім орбітального моменту імпульсу, має власний момент імпульсу та магнітний дипольний момент[48][55]. Це нагадує обертання Землі навколо своєї осі під час руху навколо Сонця. Власний момент імпульсу дістав назву «спін» і пояснив раніше незрозуміле розщеплення спектральних ліній, яке спостерігали за допомогою високоточного спектрометра; це явище відоме як розщеплення тонкої структури[56].

Квантова механіка

У своїй дисертації Recherches sur la théorie des quanta («Дослідження теорії квантів», 1924) французький фізик Луї де Бройль висунув гіпотезу, що всю матерію, за аналогією зі світлом, можна описати як хвилю (згодом її назвали хвилею де Бройля)[57]. Тобто за відповідних умов електрони та інші частинки речовини можуть проявляти як корпускулярні, так і хвильові властивості. Корпускулярні властивості частинки виявляються тоді, коли показано, що вона має локалізоване положення в просторі вздовж своєї траєкторії в кожен момент часу[58]. Хвильова природа світла, наприклад, проявляється, коли пучок світла проходить крізь паралельні щілини, утворюючи інтерференційну картину. У 1927 році Джордж Паджет Томсон і Александр Рід відкрили, що інтерференційний ефект виникає і тоді, коли пучок електронів проходить крізь тонку целулоїдну плівку, а згодом і крізь металеву фольгу; подібний результат отримали американські фізики Клінтон Джозеф Девіссон і Лестер Джермер, у яких електрони відбивалися від кристала нікелю[59]. Перші експерименти провів Александр Рід, аспірант Томсона, однак невдовзі він загинув у мотоциклетній аварії[60] і тому рідко згадується.

Сферично симетрична блакитна «хмара», інтенсивність якої зменшується від центра назовні
У квантовій механіці поведінку електрона в атомі описують за допомогою орбіталі, яка є хвильовою функцією, а не орбітою. На рисунку штрихування показує відносну ймовірність «знайти» електрон з енергією, що відповідає заданим квантовим числам, у певній точці.

Передбачення де Бройля про хвильову природу електрона спонукало Ервіна Шредінгера сформулювати хвильове рівняння для електронів, що рухаються під дією ядра в атомі. У 1926 році це рівняння — рівняння Шредінгера — успішно описало поширення електронних хвиль[61]. Воно не визначає точне положення електрона залежно від часу, а дає змогу передбачити ймовірність його перебування поблизу певної точки, особливо для систем, де електрон зв'язаний у просторі, бо для них хвильова функція не змінюється з часом. Такий підхід привів до другого формулювання квантової механіки (перше формулювання запропонував Гайзенберг у 1925 році), а розв'язки рівняння Шредінгера, як і підхід Гайзенберга, дали змогу вивести енергетичні стани електрона в атомі водню, еквівалентні тим, що вперше отримав Бор у 1913 році і які відтворюють спектр атома водню[62]. Після врахування спіну та взаємодії між кількома електронами квантова механіка дала змогу передбачати конфігурації електронів в атомах із більшими атомними номерами, ніж у водню[63].

У 1928 році Поль Дірак, спираючись на роботи Вольфганга Паулі, створив модель електрона — рівняння Дірака, узгоджену з теорією відносності, застосувавши міркування спеціальної теорії відносності та симетрії до гамільтонового формулювання квантової механіки електромагнітного поля[64]. Щоб розв'язати деякі проблеми у своєму релятивістському рівнянні, у 1930 році Дірак розробив модель вакууму як нескінченного «моря» частинок із від'ємною енергією, яке згодом назвали морем Дірака. Це привело його до передбачення існування позитрона — античастинки електрона[65]. Цю частинку відкрив у 1932 році Карл Андерсон, який запропонував називати звичайні електрони «негатронами», а термін «електрон» використовувати як загальну назву для обох варіантів — із додатним і від'ємним зарядом[66].

У 1947 році Вілліс Лемб, працюючи разом з аспірантом Робертом Резерфордом, виявив, що деякі квантові стани атома водню, які мали б мати однакову енергію, насправді зміщені один відносно одного; цю різницю назвали лембівським зсувом. Приблизно тоді ж Полікарп Кущ, працюючи разом із Генрі М. Фоулі, встановив, що магнітний момент електрона трохи більший, ніж передбачає теорія Дірака. Цю невелику різницю згодом назвали аномальним магнітним дипольним моментом електрона. Пізніше це відхилення було пояснено в рамках теорії квантової електродинаміки, яку наприкінці 1940-х років розробили Томонага Сін'ітіро, Джуліан Швінгер і Річард Фейнман[67].

Прискорювачі частинок

З розвитком прискорювачів заряджених частинок у першій половині XX століття фізики почали глибше докопуватися до властивостей субатомних частинок[68]. Першу успішну спробу прискорити електрони за допомогою електромагнітної індукції здійснив у 1942 році Дональд Керст. Його початковий бетатрон досяг енергії 2,3 МеВ, тоді як пізніші бетатрони забезпечували вже 300 МеВ. У 1947 році було відкрито синхротронне випромінювання на електронному синхротроні компанії General Electric з енергією 70 МеВ. Це випромінювання виникає внаслідок прискорення електронів у магнітному полі, коли вони рухаються майже зі швидкістю світла[69].

Першим високоенергетичним колайдером, з енергією пучка 1,5 ГеВ, став ADONE, який почав працювати в 1968 році[70]. Цей пристрій прискорював електрони й позитрони в протилежних напрямах, фактично подвоюючи енергію їхнього зіткнення порівняно з ударом електрона об нерухому мішень[71]. Великий електрон-позитронний колайдер (LEP), що працював у ЦЕРНі в 1989—2000 роках, досяг енергій зіткнень 209 ГеВ і дав змогу виконати важливі вимірювання в межах Стандартної моделі фізики елементарних частинок[72][73].

Утримання окремих електронів

Окремі електрони нині можна доволі легко утримувати в надмалих (L = 20 нм, W = 20 нм) транзисторах CMOS, що працюють за кріогенних температур у діапазоні приблизно від 4 К (−269 °C) до 15 К (−258 °C)[74]. Хвильова функція електрона поширюється в напівпровідниковій ґратці й майже не взаємодіє з електронами валентної зони, тому систему можна описувати у формалізмі однієї частинки, замінюючи масу електрона на тензор ефективної маси.

Класифікація

Таблиця з чотирма рядками й чотирма стовпцями, у кожній клітинці — позначення частинки
Стандартна модель елементарних частинок. Електрон (символ e) розташований ліворуч.

У Стандартній моделі фізики елементарних частинок електрони належать до групи субатомних частинок, званих лептонами, що їх вважають фундаментальними або елементарними частинками. Електрони мають найменшу масу серед усіх заряджених лептонів (а фактично — серед усіх електрично заряджених частинок) і належать до першого покоління фундаментальних частинок[75]. Друге й третє покоління становлять заряджені лептони — мюон і тау-лептон, які тотожні електрону за зарядом, спіном і взаємодіями, проте мають більшу масу. Лептони відрізняються від інших базових складових речовини — кварків — тим, що не беруть участи у сильній взаємодії. Усі представники групи лептонів є ферміонами, позаяк мають напівцілий спін; спін електрона дорівнює ħ/2[76].

Фундаментальні властивості

Маса

Інваріантна маса електрона становить приблизно 9,109 × 10−31 кг, або ж 5,489 × 10−4 а. о. м. Згідно з принципом еквівалентності маси та енергії, це відповідає енергії спокою 0,511 МеВ. співвідношення між масами протона та електрона становить приблизно 1836[5][77]. Астрономічні вимірювання свідчать, що воно не змінювалося — як і передбачає Стандартна модель — щонайменше протягом половини віку Всесвіту[78].

Заряд

Електрони мають електричний заряд −1,602176634×10−19 C[79], що слугує стандартною одиницею заряду для субатомних частинок і має назву елементарний електричний заряд. У межах експериментальної точности заряд електрона дорівнює заряду протона, але має протилежний знак[80].

Електрон зазвичай позначають символом e−, що вказує на його від'ємний заряд (античастинка електрона — позитрон — позначається як e+, що відображає той самий за величиною, але додатний заряд)[76][79].

Момент імпульсу

Електрон має власний момент імпульсу, або спін, що дорівнює ħ/2[79]. Цю властивість зазвичай формулюють, називаючи електрон 1/2-частинкою[76]. Для таких частинок модуль спіну становить ħ/2[81], тоді як результат вимірювання проєкції спіну на будь-яку вісь може набувати лише значень ±ħ/2. Окрім спіну, електрон має власний магнітний момент, напрямлений уздовж осі спіну[79]. Він приблизно дорівнює одному магнетону Бора[82][b], що є фізичною сталою, рівною 9,27400915(23)×10−24 Дж/Т. Орієнтація спіну відносно імпульсу електрона визначає властивість елементарних частинок, знану як спіральність[83].

Структура

Електрон не має знаної внутрішньої структури[4][84]. Утім, у фізиці конденсованих середовищ у деяких матеріалах може виникати розділення спіну й заряду. У таких випадках електрони «розпадаються» на три незалежні квазічастинки: спінон, орбітон і голон (або чаржон). Теоретично електрон завжди можна розглядати як зв'язаний стан цих трьох складників: спінон несе спін електрона, орбітон відповідає за орбітальний ступінь свободи, а чаржон — за електричний заряд. Однак за певних умов вони можуть поводитися як незалежні квазічастинки[85][86][87].

Розмір

Розсіяння електрон — електрон не виявляє відхилень від закону Кулона, тобто на рівні експериментів електрон є безструктурним і точкоподібним[88]:70. Спостереження за окремим електроном у пастці Пеннінга дає змогу оцінити верхню межу радіуса частинки як 10−22 м[89]. Верхню межу радіуса електрона на рівні 10−18 м[90] можна отримати, використовуючи співвідношення невизначеності для енергії.

Теоретичні уявлення про розмір електрона є неоднозначними. У релятивістській квантовій механіці Рівняння Дірака розглядає електрон як точковий заряд, тоді як еквівалентна форма Ньютона — Вігнера цього не робить[91]. У квантовій теорії поля математичні описи власної енергії передбачають мінімальне обмеження відстані або відповідну енергетичну межу. Менші відстані (вищі енергії) потребують урахування більшої кількости членів[92]:9.

Спроби створити неквантовомеханічні, неточкові моделі призводять до суперечностей. Існує фізична стала «класичний радіус електрона», що дорівнює 2,8179×10−15 м, тобто значно більше за радіус протона, але він не є мірилом фундаментальної структури електрона[88]. Електрон із класичним радіусом, що механічно обертається, та спостережуваним гіромагнітним співвідношенням мав би дотичну швидкість, що перевищує швидкість світла[3].

Час життя

У межах Стандартної моделі фізики елементарних частинок електрон вважається стабільним[93]. Електрон — найлегша відома частинка з ненульовим електричним зарядом: за умови виконання закону збереження енергії його розпад порушив би закон збереження електричного заряду[94][95]. Багато експериментів спрямовано на перевірку можливих відхилень від Стандартної моделі та закону збереження заряду через пошук розпаду електрона. Експериментально встановлена нижня межа середнього часу життя електрона становить 6,6×1028 років за 90 % довірчого інтервалу[96][97][98].

Квантові властивості

Як і всі частинки, електрони можуть поводитися як хвилі. Це явище називають корпускулярно-хвильовим дуалізмом і його можна продемонструвати за допомогою досліду з двома щілинами.

Хвильова природа електрона дає змогу йому проходити одночасно крізь дві паралельні щілини, а не лише через одну, як це було б у випадку класичної частинки. У квантовій механіці хвильові властивості частинки можна описати математично за допомогою функції комплексного значення — хвильової функції, яку зазвичай позначають літерою грецького алфавіту ψ. Якщо модуль цієї функції піднести до квадрата, то отримаємо ймовірність того, що частинку буде виявлено поблизу певного місця, тобто густину ймовірности[99]:162–218.

A three dimensional projection of a two dimensional plot. There are symmetric hills along one axis and symmetric valleys along the other, roughly giving a saddle-shape
Приклад антисиметричної хвильової функції для квантового стану двох однакових ферміонів у одновимірній «ящиковій» потенціальній ямі, де кожна горизонтальна вісь відповідає положенню однієї частинки. Якщо частинки міняються місцями, хвильова функція змінює знак на протилежний.

Електрони є нерозрізнюваними частинками, позаяк їх неможливо розрізнити за притаманними їм фізичними властивостями. У квантовій механіці це означає, що пара взаємодіючих електронів може мінятися місцями без спостережуваної зміни стану системи. Хвильова функція ферміонів, до яких належать електрони, є антисиметричною, тобто вона змінює знак коли два електрони міняються місцями: ψ(r1, r2) = −ψ(r2, r1), де змінні r1 і r2 відповідають першому та другому електронам. Позаяк модуль функції від зміни знака не змінюється, це означає однакові ймовірності. Бозони, як-от фотон, натомість мають симетричні хвильові функції[99]:162–218.

У разі антисиметрії розв'язки хвильового рівняння для взаємодіючих електронів дають нульову ймовірність того, що кожна пара займатиме одне й те саме місце чи матиме однаковий стан. Це лежить в основі принципу Паулі, який забороняє двом електронам перебувати в одному й тому самому квантовому стані. Саме цей принцип пояснює багато властивостей електронів: зокрема, він змушує зв'язані електрони в атомі займати різні орбіталі, а не накладатися один на одного, перебуваючи на одній орбіті[99]:162–218.

Віртуальні частинки

У спрощеній картині, яка може бути неточною, але допомагає проілюструвати деякі аспекти, кожен фотон проводить певний час як комбінація віртуального електрона та його античастинки — віртуального позитрона, які невдовзі анігілюють один з одним[100]. Поєднання зміни енергії, потрібної для створення цих частинок, і часу їх існування перебуває нижче порога спостережуваности, визначеного співвідношенням невизначености Гайзенберга ΔE·Δt ≥ ħ. Фактично енергію ΔE, потрібну для виникнення цих віртуальних частинок, можна «позичити» з вакууму на час Δt, так що їх добуток не перевищує зведену сталу Планка ħ ≈ 6,6 × 10−16 еВ·с. Отже, для віртуального електрона Δt не перевищує 1,3 × 10−21 с[101].

A sphere with a minus sign at lower left symbolizes the electron, while pairs of spheres with plus and minus signs show the virtual particles
Схематичне зображення віртуальних пар електрон—позитрон, що випадково виникають поблизу електрона (внизу ліворуч).

Поки існує віртуальна пара електрон—позитрон (позитроній), кулонівська сила з боку навколишнього електричного поля притягує створений позитрон до початкового електрона, тоді як створений електрон відштовхується. Це спричиняє так звану поляризацію вакууму. Фактично вакуум поводиться як середовище з діелектричною проникністю, більшою за одиницю. Отож ефективний заряд електрона насправді менший за його «істинне» значення і зменшується зі збільшенням відстані від електрона[102][103]. Експериментально цю поляризацію підтверджено у 1997 році на японському прискорювачі частинок TRISTAN[104]. Віртуальні частинки спричиняють подібний ефект «екранування» і щодо маси електрона[105].

Взаємодією з віртуальними частинками пояснюється також невелике (близько 0,1 %) відхилення власного магнітного моменту електрона від магнетона Бора (так званий аномальний магнітний момент)[82][106]. Надзвичайно точний збіг цього передбаченого відхилення з експериментальними даними вважають одним із найбільших досягнень квантової електродинаміки[107].

Наявність у точкової частинки (електрона) власного моменту імпульсу та магнітного моменту, яка з погляду класичної фізики видається парадоксальною, може бути пояснена утворенням віртуальних фотонів в електричному полі електрона. Ці фотони можна евристично уявити як такі, що спричиняють характерне «тремтливе» зміщення (знане як zitterbewegung), що приводить до сумарного кругового руху з прецесією[108]. Саме цей рух зумовлює як спін, так і магнітний момент електрона[3]. В атомах утворення віртуальних фотонів пояснює Лембів зсув, який спостерігають у спектральних лініях[102]. Комптонівська довжина хвилі показує, що поблизу елементарних частинок, як-от електрон, відношення невизначености енергії-часу дає змогу виникати віртуальним частинкам. Цією довжиною хвилі пояснюється «статичність» віртуальних частинок навколо елементарних частинок на малих відстанях.

Взаємодія

Електрон створює електричне поле, яке діє притягально на частинку з додатним зарядом, наприклад протон, і відштовхувально — на частинку з від'ємним зарядом. Сила цієї взаємодії в нерелятивістському наближенні визначається законом обернених квадратів Кулона[109]:58–61. Коли електрон рухається, він створює магнітне поле[99]:140. Закон Ампера — Максвелла пов'язує магнітне поле з масовим рухом електронів (тобто струмом) відносно спостерігача. Ця властивість індукції створює магнітне поле, яке приводить у дію електродвигун[110]. Електромагнітне поле довільної рухомої зарядженої частинки описується потенціалами Лієнара — Віхерта, які залишаються справедливими навіть тоді, коли швидкість частинки близька до швидкости світла (релятивістські умови)[109]:429–434.

A graph with arcs showing the motion of charged particles
Частинка із зарядом q (ліворуч) рухається зі швидкістю v у магнітному полі B, спрямованому до спостерігача. Для електрона q від'ємний, тому його траєкторія викривляється догори.

Коли електрон рухається в магнітному полі, на нього діє Сила Лоренца, спрямована перпендикулярно до площини, утвореної магнітним полем і швидкістю електрона. Ця доцентрова сила змушує електрон рухатися по гвинтовій траєкторії в полі з радіусом, який називають Ларморовим. Прискорення під час цього криволінійного руху спричиняє випромінювання електроном енергії у вигляді синхротронного випромінювання[111][c][99]:160. Випромінювання енергії, своєю чергою, спричиняє віддачу електрона, знану як сила Абрагама — Лоренца — Дірака, яка створює своєрідне «тертя», що сповільнює електрон. Ця сила виникає внаслідок зворотної дії власного поля електрона на нього самого[112].

A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon
Тут гальмівне випромінювання виникає, коли електрон e відхиляється електричним полем атомного ядра. Зміна енергії E2 − E1 визначає частоту f випроміненого фотона.

У квантовій електродинаміці фотони є переносниками електромагнітної взаємодії між частинками. Ізольований електрон, що рухається зі сталою швидкістю, не може випромінювати або поглинати реальний фотон, позаяк це порушило б закони збереження енергії та імпульсу. Натомість віртуальні фотони можуть передавати імпульс від одніє зарядженої частинки до іншої. Саме такий обмін віртуальними фотонами, наприклад, породжує кулонівську силу[113]. Випромінювання енергії можливе, коли рухомий електрон відхиляється зарядженою частинкою, наприклад протоном. Уповільнення електрона супроводжується випромінюванням гальмівного випромінювання[114].

Непружне зіткнення фотона (світла) з окремим (вільним) електроном називається комптонівським розсіюванням. Унаслідок цього відбувається передавання імпульсу та енергії між частинками, внаслідок чого довжина хвилі фотона змінюється на величину, відому як комптонівський зсув[d]. Максимальне значення цього зсуву дорівнює h/mec і знане як комптонівська довжина хвилі[115]. Для електрона вона дорівнює 2,43×10−12 м[79]. Коли довжина хвилі світла велика (наприклад, для видимого світла — 0,4—0,7 мкм), зсув довжини хвилі стає незначним. Така взаємодія світла з вільними електронами називається томсонівським розсіюванням[116].

Відносну силу електромагнітної взаємодії між двома зарядженими частинками, як-от електрон і протон, визначає стала тонкої структури. Це безрозмірна величина, яка є відношенням двох енергій: електростатичної енергії притягання (або відштовхування) на відстані однієї комптонівської довжини хвилі та енергії спокою заряду. Вона задається як α ≈ 7,297353×10−3, що приблизно відповідає 1/137.

Коли електрон і позитрон стикаються, вони анігілюють один з одним, утворюючи два або більше гамма-фотонів. Якщо їхній імпульс незначний, то перед анігіляцією може утворитися позитроній — зв'язаний стан, який згодом розпадається на два або три гамма-кванти із сумарною енергією 1,022 МеВ[117][118]. Натомість високоенергетичний фотон може перетворитися на електрон і позитрон у процесі, який має назву народження пар, але лише за наявности поблизу зарядженої частинки, наприклад атомного ядра[119][120].

У теорії електрослабкої взаємодії лівохіральна складова хвильової функції електрона утворює слабкий ізоспіновий дублет із електронним нейтрино. Це означає, що під час слабких взаємодій електронні нейтрино поводяться подібно до електронів. Будь-який елемент цього дублета може зазнати взаємодії із зарядженим струмом, випромінюючи або поглинаючи W-бозон, і перетворитися на інший. Під час цього процесу заряд зберігається, оскільки W-бозон також переносить заряд і компенсує зміну. Взаємодії із зарядженим струмом лежать в основі явища бета-розпаду в радіоактивних атомах. І електрон, і електронне нейтрино можуть брати участь у взаємодіях через нейтральний струм за посередництва Z0-бозону, що зумовлює пружне розсіювання нейтрино на електронах[121].

В атомах і молекулах

A table of five rows and five columns, with each cell portraying a color-coded probability density
Густини ймовірности для перших кількох орбіталей атома водню в поперечному перерізі. Енергетичний рівень зв'язаного електрона визначає орбіталь, яку він займає, а колір показує ймовірність виявлення електрона в заданій точці.

Електрон може бути зв'язаний із ядром атома завдяки кулонівській силі притягання. Систему з одного або кількох електронів, зв'язаних із ядром, називають атомом. Атом, у якому кількість електронів не відповідає електричному заряду ядра, називають іоном. Хвильові властивості зв'язаного електрона описує функція, яку називають атомною орбіталлю. Кожна орбіталь має власний набір квантових чисел, як-от енергію, момент імпульсу та його проєкцію на вибрану вісь. Навколо ядра існує лише дискретний набір таких орбіталей. Згідно з принципом заборони Паулі, кожну орбіталь можуть займати не більш як два електрони, причому вони мають різнитися за своїм спіновим квантовим числом.

Електрони можуть переходити з одної орбіталі на іншу, випромінюючи або поглинаючи фотони з енергією, що відповідає різниці потенціалів між цими орбіталями[122]:159–160. Інші способи переходу між орбіталями — це зіткнення з частинками, зокрема електронами, а також Ефект Оже[123]. Щоб покинути атом, енергія електрона має перевищити його енергію зв'язку з атомом. Це відбувається, наприклад, у разі фотоефекту, коли електрон поглинає фотон, енергія якого перевищує енергію іонізації атома[122]:127–132.

Орбітальний момент імпульсу електронів квантується. Позаяк електрон має заряд, то його рух створює орбітальний магнітний момент, пропорційний до моменту імпульсу. Сумарний магнітний момент атома дорівнює векторній сумі орбітальних і спінових магнітних моментів усіх електронів і ядра. Магнітний момент ядра є нехтовно малим порівняно з електронним. Магнітні моменти електронів, що займають одну й ту саму орбіталь (так звані спарені електрони), взаємно компенсуються[124].

Хімічний зв'язок між атомами виникає внаслідок електромагнітних взаємодій, як це описують закони квантової механіки[125]. Найміцніші зв'язки утворюються завдяки спільному використанню або перенесенню електронів між атомами, завдяки чому формуються молекули[7]. У межах молекули електрони рухаються під впливом кількох ядер і займають молекулярні орбіталі — подібно до того, як вони займають атомні орбіталі в ізольованих атомах[126]. Важливим чинником існування цих молекулярних структур є наявність електронних пар. Це електрони з протилежними спінами, що дає їм змогу займати одну й ту саму молекулярну орбіталь без порушення принципу Паулі (подібно до того, як це відбувається в атомах). Різні молекулярні орбіталі мають різний просторовий розподіл електронної густини. Наприклад, у зв'язаних парах (тобто тих, які фактично з'єднують атоми) електрони з найбільшою ймовірністю перебувають у відносно невеликому об'ємі між ядрами. Натомість у незв'язаних парах електрони розподілені в значно більшому об'ємі навколо ядер[127].

Провідність

Four bolts of lightning strike the ground
Розряд блискавки складається передусім із потоку електронів.[128] Електричний потенціал, потрібний для виникнення блискавки, може утворюватися внаслідок трибоелектричного ефекту.[129][130]

Тіло має сумарний електричний заряд, якщо загальний негативний заряд електронів не дорівнює позитивному заряду ядер. Коли існує надлишок електронів, то тіло вважають негативно зарядженим; коли їх бракує — позитивно зарядженим. Якщо ж кількість електронів дорівнює кількості протонів, то їхні заряди взаємно компенсуються, і тіло є електрично нейтральним. Макроскопічне тіло може набути заряду під час тертя — внаслідок трибоелектричного ефекту[131].

Незалежні електрони, що рухаються у вакуумі, називають вільними електронами. Електрони в металах теж поводяться так, ніби вони вільні. Насправді ж частинки, які зазвичай називають електронами в металах та інших твердих тілах, є квазіелектронами — квазічастинками, що мають той самий електричний заряд, спін і магнітний момент, що й справжні електрони, але можуть відрізнятися від них масою[132]. Коли вільні електрони — як у вакуумі, так і в металах — рухаються, вони створюють сумарний потік заряду, який називають електричним струмом і який породжує магнітне поле. З іншого боку, струм виникає під дією змінного магнітного поля. Ці взаємодії математично описуються рівняннями Максвелла[133].

За даної температури кожен матеріал має власну електропровідність, яка визначає величину струму за прикладеного електростатичного потенціалу. Прикладами добрих провідників є метали, як-от мідь і золото, тоді як скло та тефлон є поганими провідниками. У будь-якому діелектрику електрони залишаються зв'язаними зі своїми атомами, і матеріал поводиться як ізолятор. Більшість напівпровідників мають змінний рівень провідності, що перебуває між крайніми значеннями провідности та ізоляції[134]. Натомість метали мають зонну структуру з частково заповненими електронними зонами. Наявність таких зон у металах дає електронам змогу поводитися як вільні або делокалізовані. Ці електрони не пов'язані з конкретними атомами, тому під дією електричного поля можуть вільно рухатися, подібно до газу (так званого фермі-газу)[135], проходячи крізь матеріал як вільні електрони.

Через зіткнення електронів із дефектами ґратки дрейфова швидкість електронів у провіднику становить порядку міліметрів за секунду. Водночас швидкість, із якою зміна струму в одній точці матеріалу спричиняє зміни струмів в інших його частинах (швидкість поширення сигналу), зазвичай становить близько 75 % швидкости світла[136]. Це пояснюється тим, що електричні сигнали поширюються у вигляді хвилі, швидкість якої залежить від діелектричної проникности матеріалу[137].

Метали є доволі добрими провідниками тепла, передусім тому, що делокалізовані електрони можуть переносити теплову енергію між атомами. Проте, на відміну від електропровідности, теплопровідність металу майже не залежить від температури. Це виражає закон Відемана — Франца[135], за яким відношення теплопровідности до електропровідности є пропорційним температурі. Тепловий безлад у металевій ґратці підвищує електричний опір матеріалу, зумовлюючи залежність електричного струму від температури[138].

Охолоджуючись нижче певної температури, яку називають критичною точкою, матеріали зазнають фазового переходу, повністю втрачаючи електричний опір — це явище називають надпровідністю. У теорії БКШ пари електронів, знані як куперівські пари, рухаються узгоджено з коливаннями ґратки (фононами), уникаючи зіткнень з дефектами, які зазвичай спричиняють електричний опір[139] (радіус куперівських пар становить приблизно 100 нм, тому вони можуть перекривати одна одну)[140]. Водночас механізм дії високотемпературних надпровідників остаточно не з'ясовано.

Електрони у твердих провідниках, які самі є квазічастинками, за тісного обмеження та температур, близьких до абсолютного нуля, поводяться так, ніби вони розпалися на три інші квазічастинки: спінони, орбітони та голони[141][142]. Перші несуть спін і магнітний момент, другі — орбітальне положення, а треті — електричний заряд.

Релятивістські ефекти

Згідно з теорією спеціальна теорія відносності Айнштайна, коли швидкість електрона наближається до швидкости світла, з погляду спостерігача його релятивістська маса зростає, тож йому стає дедалі важче прискорюватися в межах цієї системи відліку. Швидкість електрона може наближатися до швидкости світла c у вакуумі, але ніколи не досягає її. Коли ж релятивістські електрони — тобто ті, що рухаються зі швидкістю, близькою до c — потрапляють у діелектричне середовище, наприклад воду, де локальна швидкість світла істотно менша за c, вони тимчасово рухаються швидше за світло в цьому середовищі. Взаємодіючи із середовищем, вони випромінюють слабке світіння, знане як Черенковське випромінювання[143].

The plot starts at zero and curves sharply upward toward the right
Фактор Лоренца як функція швидкості. Він починається зі значення 1 і прямує до нескінченності, коли v наближається до c.

Ефекти спеціальної теорії відносности ґрунтуються на величині, знаній як Фактор Лоренца, що визначається як γ = 1 / 1 − v 2 / c 2 {\displaystyle \textstyle \gamma =1/{\sqrt {1-{v^{2}}/{c^{2}}}}} , де v — швидкість частинки. Кінетична енергія Ke електрона, що рухається зі швидкістю v, дорівнює:

K e = ( γ − 1 ) m e c 2 {\displaystyle \displaystyle K_{\mathrm {e} }=(\gamma -1)m_{\mathrm {e} }c^{2}} ,

де me — маса електрона. Наприклад, лінійний прискорювач Стенфордської лабораторії може прискорити електрон приблизно до 51 ГеВ[144].

Позаяк електрон поводиться як хвиля, то за заданої швидкости він має характерну довжину хвилі де Бройля. Вона визначається як λe = h/p, де h — Стала Планка, а p — імпульс частинки[57]. Для електрона з енергією 51 ГеВ ця довжина хвилі становить приблизно 2,4×10−17 м, тобто така мала, що її достатньо, аби досліджувати структури, значно менші за розміри атомного ядра[145].

Утворення

A photon approaches the nucleus from the left, with the resulting electron and positron moving off to the right
Народження пар електрона і позитрона, спричинене близьким проходженням фотона поблизу атомного ядра. Символом блискавки позначено обмін віртуальним фотоном, під час якого діє електрична сила. Кут між частинками дуже малий.[146]

Великий вибух є найбільш загальноприйнятою науковою теорією, що пояснює ранні стадії еволюції Всесвіту[147]. У першу мілісекунду після Великого вибуху температура перевищувала 10 мільярдів кельвінів, а фотони мали середні енергії понад мільйон електронвольтів. Ці фотони були такими енергійними, що могли взаємодіяти між собою з утворенням пар електронів і позитронів. Водночас пари позитрон — електрон анігілювали, випромінюючи високоенергетичні фотони:

γ + γ ↔ e+
 + e−

На цьому етапі еволюції Всесвіту підтримувалася рівновага між електронами, позитронами та фотонами. Однак приблизно через 15 секунд температура Всесвіту впала нижче порогу, за якого могло відбуватися утворення електрон-позитронних пар. Більшість позитронів і електронів, що залишилися, анігілювали один з одним, вивільнивши гамма-випромінювання, яке на короткий час знову нагріло Всесвіт[148].

З причин, які досі незрозумілі, під час цього процесу анігіляції виник надлишок частинок над античастинками. Тому приблизно один електрон на мільярд електрон-позитронних пар не анігілював і зберігся. Цей надлишок відповідав надлишку протонів над антипротонами у стані, знаному як баріонна асиметрія Всесвіту, що в підсумку призвело до нульового сумарного електричного заряду Всесвіту[149][150]. Залишкові протони й нейтрони почали взаємодіяти між собою в процесі, знаному як нуклеосинтез, утворюючи ізотопи водню та гелію зі слідовими кількостями літію. Цей процес досяг максимуму приблизно через п'ять хвилин[151]. Усі залишкові нейтрони зазнавали негативного бета-розпаду з періодом напіврозпаду близько тисячі секунд, унаслідок чого утворювалися протон, електрон і електронний антинейтрино:

n → p + e−
 + ν
e

Упродовж наступних приблизно 300 000—400 000 років надлишкові електрони залишалися надто високоенергетичними, щоб зв'язатися з атомними ядрами[152]. Далі настав період, знаний як рекомбінація, коли утворилися нейтральні атоми, а Всесвіт, що розширювався, став прозорим для випромінювання[153].

Приблизно через мільйон років після Великого вибуху почало формуватися перше покоління зір[153]. Усередині зір зоряний нуклеосинтез призводить до утворення позитронів внаслідок злиття атомних ядер. Ці античастинки одразу ж анігілюють з електронами, випромінюючи гамма-кванти. У підсумку відбувається поступове зменшення кількости електронів і відповідне зростання кількости нейтронів. Водночас процес еволюція зір може призводити до утворення радіоактивних ізотопів, які згодом зазнають β-розпаду з випромінюванням електрона й антинейтрино[154]. Прикладом є ізотоп кобальт-60 (60Co), який розпадається з утворенням нікелю-60[155].

A branching tree representing the particle production
Розгалужений атмосферний каскад, спричинений високоенергетичною космічною частинкою, що потрапляє в атмосферу Землі.

Наприкінці свого життя зоря масою понад приблизно 20 сонячних мас зазнає гравітаційного колапсу з утворенням чорної діри[156]. За уявленнями класичної фізики, ці об'єкти мають таке сильне гравітаційне поле, що за межі їхнього гравітаційного радіуса не може вийти ніщо, навіть електромагнітне випромінювання. Однак припускають, що завдяки квантовомеханічним ефектам поблизу цього радіусу може виникати випромінювання Гокінга. Вважають, що електрони (і позитрони) утворюються поблизу горизонту подій цих зоряних залишків.

Коли пара віртуальних частинок (наприклад, електрон і позитрон) виникає поблизу горизонту подій, випадкове просторове розташування може призвести до того, що одна з них опиняється зовні; цей процес називається квантовим тунелюванням. Гравітаційний потенціал чорної діри забезпечує енергію, яка перетворює цю частинку на реальну, даючи їй змогу випромінюватися в космос[157]. Натомість інша частинка пари дістає негативну енергію, внаслідок чого чорна діра втрачає масу-енергію. Швидкість випромінювання Гокінга зростає зі зменшенням маси, унаслідок чого чорна діра випаровується і зрештою вибухає[158].

Космічні промені — це частинки, що рухаються в космосі з дуже високими енергіями. Зафіксовано події, що досягають енергій до 3,0 × 1020 еВ[159]. Коли ці частинки зіштовхуються з нуклонами в атмосфері Землі, утворюється каскад частинок, зокрема піони[160]. Понад половину космічного випромінювання, що спостерігається на поверхні Землі, становлять мюони. Мюон є лептоном, який утворюється у верхніх шарах атмосфери під час розпаду піона:

π−
 → μ−
 + ν
μ

Мюон, своєю чергою, може розпадатися з утворенням електрона або позитрона[161]:

μ−
 → e−
 + ν
e + ν
μ

Спостереження

закручений зелений світанковий світіння в нічному небі над засніженою поверхнею
Полярне сяйво переважно спричинене потоком енергійних електронів, що входять в атмосферу планети[162]

Дистанційне спостереження електронів можливе лише через реєстрацію їх випроміненої енергії. Наприклад, у високоенергетичних середовищах, як-от корона зорі, вільні електрони утворюють плазму, яка випромінює енергію внаслідок гальмівного випромінювання. Електронний газ зазнає плазмових осциляцій — хвиль, спричинених синхронними змінами густини електронів, і ці процеси породжують викиди енергії, які можна виявити за допомогою радіотелескопів[163].

Частота фотона пропорційна його енергії. Коли зв'язаний електрон переходить з одного енергетичного рівня атома на інший, він поглинає або випромінює фотони з характерними частотами. Наприклад, якщо атоми опромінювати джерелом із широким спектром, у спектрі переданого випромінювання з'являються чіткі темні лінії в місцях, де відповідна частота поглинається електронами атома. Кожен елемент або молекула має власний набір спектральних ліній, як-от спектральні серії водню. Спектроскопічні вимірювання інтенсивности та ширини цих ліній дають змогу визначати склад і фізичні властивості речовини[164][165].

У лабораторних умовах взаємодію окремих електронів спостерігають за допомогою детекторів частинок, які дають змогу вимірювати їхні властивості, зокрема енергію, спін і заряд[166]. Розроблення пастки Пауля та пастки Пеннінга дало змогу утримувати заряджені частинки в малому об'ємі впродовж тривалого часу, що забезпечило надзвичайно точні вимірювання їхніх характеристик. Наприклад, в одному експерименті в пастці Пеннінга утримували один електрон протягом 10 місяців[167]. Магнітний момент електрона було виміряно з точністю до одинадцяти знаків, що на 1980 рік було найвищою точністю серед усіх фізичних констант[168].

Перші відеозображення розподілу енергії електрона одержала команда Лундського університету у Швеції в лютому 2008 року. Дослідники використали надкороткі спалахи світла, так звані аттосекундні імпульси, що дало змогу вперше безпосередньо спостерігати рух електрона[169][170].

Розподіл електронів у твердих тілах можна візуалізувати методом фотоелектронної спектроскопії з кутовим розділенням (APRES). Цей метод використовує фотоефект для вимірювання оберненого простору — математичного представлення періодичних структур, яке застосовують для відтворення початкової будови матеріалу. ARPES дає змогу визначати напрям, швидкість і розсіювання електронів у речовині[171].

Плазмові застосування

Пучки частинок

Фіолетовий промінь згори створює блакитне світіння навколо моделі шатла NASA
Під час випробування в аеродинамічній трубі NASA модель Спейс Шаттл опромінювали пучком електронів, імітуючи ефект іонізації газів під час повернення в атмосферу.[172]

Електронні пучки використовуються для зварювання[173]. Вони забезпечують щільність енергії до 107 W·cm−2 у вузькому фокусі діаметром 0,1—1,3 мм і зазвичай не потребують присадного матеріалу. Цей метод зварювання потребує виконання у вакуумі, щоб запобігти взаємодії електронів із газом до досягнення поверхні. Його можна застосовувати для з'єднання провідників, які інакше вважалися б непридатними для зварювання[174][175].

Електронно-променева літографія (EBL) — це метод літографії, який використовують для створення масок в електронному резисті із субмікронною роздільною здатністю[176]. Цей метод обмежений високою вартістю, повільною продуктивністю, необхідністю роботи пучка у вакуумі та розсіюванням електронів у твердих тілах. Останній чинник обмежує роздільну здатність приблизно до 10 нм. Тому EBL переважно використовують для виготовлення невеликої кількости спеціалізованих мікросхем[177].

Електронно-променеву обробку використовують для опромінення матеріалів із метою зміни їхніх фізичних властивостей або стерилізації медичних і харчових продуктів[178]. Інтенсивні електронні пучки розріджують або псевдорозплавляють скло без значного підвищення температури: зокрема, сильне електронне опромінення зумовлює зменшення в'язкости на багато порядків і ступінчасте зниження енергії її активації[179].

Лінійні прискорювачі генерують електронні пучки для лікування поверхневих пухлин у променевій терапії. Електронна терапія може лікувати ураження шкіри, зокрема базаліому, позаяк електронний пучок перед поглинанням проникає лише на обмежену глибину — зазвичай до 5 см для енергій 5—20 МеВ. Електронний пучок також можна використовувати для додаткового опромінення ділянок, які вже були опромінені рентгенівськими променями[180][181].

Прискорювачі заряджених частинок використовують електричні поля для надання електронам та їхнім античастинкам високих енергій. Проходячи через магнітні поля, ці частинки випускають синхротронне випромінювання. Залежність інтенсивности цього випромінювання від спіну поляризує електронний пучок — процес, знаний як ефект Соколова — Тернова[e]. Поляризовані електронні пучки можуть застосовуватися в різноманітних експериментах. Крім того, синхротронне випромінювання може охолоджувати електронні пучки, зменшуючи розкид частинок за імпульсом. Електронні та позитронні пучки стикаються під час прискорення до потрібних енергій; детектори частинок фіксують випускання сумарних енергій, які вивчає фізика елементарних частинок[182].

Візуалізація

Дифракція повільних електронів (LEED) — це метод, за якого на кристалічний матеріал спрямовують колімований промінь електронів, а потім за утвореними дифракційними картинами визначають структуру матеріалу. Потрібна енергія електронів зазвичай лежить у діапазоні 20—200 еВ[183]. Метод дифракції електронів високої енергії відбиття (RHEED) використовує відбиття пучка електронів, спрямованого під різними малими кутами, для дослідження поверхні кристалічних матеріалів. Енергія пучка зазвичай становить 8—20 кеВ, а кут падіння — 1—4°[184][185].

Електронний мікроскоп спрямовує сфокусований пучок електронів на зразок. Взаємодіючи з матеріалом, частина електронів змінює свої властивості — напрям руху, кут, відносну фазу та енергію. Ці зміни реєструють і на їхній основі отримують зображення з атомною роздільною здатністю[186]. Для синього світла звичайні оптичні мікроскопи мають дифракційно обмежену роздільну здатність близько 200 нм[187]. Для порівняння, електронні мікроскопи теоретично обмежені довжиною хвилі де Бройля електрона. Наприклад, для електронів, прискорених різницею потенціалів 100000 V, ця довжина хвилі становить 0,0037 нм[188]. Трансмісійний електронний мікроскоп з корекцією аберації здатний забезпечити роздільну здатність менш як 0,05 нм, чого більш ніж досить для розрізнення окремих атомів[189]. Завдяки цьому електронний мікроскоп є важливим лабораторним інструментом для отримання зображень із дуже високою роздільною здатністю. Водночас ці прилади дорогі й потребують значних витрат на обслуговування.

Існують два основні типи електронних мікроскопів: трансмісійні та сканувальні. Трансмісійні електронні мікроскопи працюють подібно до кодоскопів: пучок електронів проходить крізь тонкий зріз матеріалу, після чого лінзи проєктують його на фотослайд або прилад із зарядовим зв'язком. Сканувальні електронні мікроскопи раструють досліджуваний зразок тонко сфокусованим електронним пучком, подібно до електронно-променевої трубки телевізора. Збільшення для обох типів може становити від 100 до 1 000 000 і більше. Тунельний мікроскоп використовує квантове тунелювання електронів між гострим металевим вістрям і атомами досліджуваного матеріалу і дає змогу отримувати зображення його поверхні з атомною роздільною здатністю[190][191][192].

Інші застосування

У лазері на вільних електронах (FEL) пучок релятивістських електронів проходить крізь пару ондуляторів, що містять масиви дипольних магнітів із різноспрямованими полями. Електрони випромінюють синхротронне випромінювання, яке когерентно взаємодіє з тими самими електронами, значно підсилюючи поле випромінювання на резонансній частоті. FEL здатний генерувати когерентне електромагнітне випромінювання високої яскравости у широкому діапазоні частот — від мікрохвиль до м'якого рентгенівського випромінювання. Такі пристрої застосовують у виробництві, зв'язку, а також у медицині, зокрема у хірургії м'яких тканин[193].

Електрони відіграють важливу роль у електронно-променевих трубках, які широко використовувалися як пристрої відображення в лабораторних приладах, моніторах і телевізорах[194]. У фотопомножувачі кожен фотон, що потрапляє на фотокатод, ініціює лавину електронів, яка створює реєстрований імпульс струму[195]. Електровакуумні лампи, які використовують потік електронів для керування електричними сигналами, відіграли ключову роль у розвитку електроніки. Втім, їх здебільшого витіснили твердотільні пристрої, як-от транзистор[196].

Див. також

Нотатки

  1. ↑ У старіших джерелах наводиться відношення заряду до маси, а не сучасне — маси до заряду.
  2. ↑ Магнетон Бора:
    μ B = e ℏ 2 m e {\displaystyle \textstyle \mu _{\mathrm {B} }={\frac {e\hbar }{2m_{\mathrm {e} }}}}
  3. ↑ Випромінювання нерелятивістських електронів іноді називають циклотронним.
  4. ↑ Зміна довжини хвилі Δλ залежить від кута віддачі θ за формулою:
    Δ λ = h m e c ( 1 − cos ⁡ θ ) , {\displaystyle \textstyle \Delta \lambda ={\frac {h}{m_{\mathrm {e} }c}}(1-\cos \theta ),}
    де c — швидкість світла у вакуумі, а me — маса електрона. Див. Zombeck (2007).[77]:393, 396
  5. ↑ Поляризація електронного пучка означає, що спіни всіх електронів спрямовані в один бік. Інакше кажучи, проєкції спінів усіх електронів на вектор їхнього імпульсу мають однаковий знак.

Примітки

  1. ↑ Physical Review Letters / R. Govindarajan — [Woodbury, N.Y., etc.]: American Physical Society, 1958. — Vol. 130. — ISSN 0031-9007; 1079-7114; 1092-0145 — doi:10.1103/PHYSREVLETT.130.071801 — arXiv:2209.13084
  2. ↑ а б в г Curtis, L.J. (2003). Atomic Structure and Lifetimes: A conceptual approach. Cambridge University Press. с. 74. ISBN 978-0-521-53635-6. Архів оригіналу за 16 березня 2020. Процитовано 25 серпня 2020.
  3. ↑ а б Eichten, E.J.; Peskin, M.E.; Peskin, M. (1983). New Tests for Quark and Lepton Substructure. Physical Review Letters. 50 (11): 811—814. Bibcode:1983PhRvL..50..811E. doi:10.1103/PhysRevLett.50.811. OSTI 1446807. S2CID 119918703.
  4. ↑ а б CODATA value: proton-electron mass ratio. 2006 CODATA recommended values. Національний інститут стандартів і технології. Архів оригіналу за 28 березня 2019. Процитовано 18 липня 2009. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  5. ↑ Anastopoulos, C. (2008). Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics. Princeton University Press. с. 236—237. ISBN 978-0-691-13512-0. Архів оригіналу за 28 вересня 2014. Процитовано 25 серпня 2020.
  6. ↑ а б Pauling, L.C. (1960) [1960]. The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry (вид. 3rd). Cornell University Press. с. 4—10. ISBN 978-0-8014-0333-0.
  7. ↑ Steinberg, R. I.; Kwiatkowski, K.; Maenhaut, W.; Wall, N. S. (1999). Experimental test of charge conservation and the stability of the electron. Physical Review D. 61 (2): 2582—2586. doi:10.1103/PhysRevD.12.2582.
  8. ↑ Yao, W.-M. (2006). Review of Particle Physics. Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics. 33 (1): 77—115. doi:10.1088/0954-3899/33/1/001.
  9. ↑ Дейвіс, Норман (1996). "Європа. Історія". Київ: Основи. с. 141. ISBN 978-966-500-338-0.
  10. ↑ Shipley, J.T. (1945) [1945]. Dictionary of Word Origins. The Philosophical Library. с. 133. ISBN 978-0-88029-751-6.
  11. ↑ а б Benjamin, Park (1898), A history of electricity (The intellectual rise in electricity) from antiquity to the days of Benjamin Franklin, New York: J. Wiley, с. 315, 484—5, ISBN 978-1-313-10605-4
  12. ↑ Keithley, J.F. (1999). The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s. IEEE Press. с. 19—20. ISBN 978-0-7803-1193-0. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  13. ↑ Cajori, Florian (1917). A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories. Macmillan.
  14. ↑ Benjamin Franklin (1706–1790). Eric Weisstein's World of Biography. Wolfram Research. Архів оригіналу за 27 серпня 2013. Процитовано 16 грудня 2010. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  15. ↑ Myers, R.L. (2006). The Basics of Physics. Greenwood Publishing Group. с. 242. ISBN 978-0-313-32857-2.
  16. ↑ Farrar, W.V. (1969). Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter. Annals of Science. 25 (3): 243—254. doi:10.1080/00033796900200141.
  17. ↑ Barrow, J.D. (1983). Natural Units Before Planck. Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society. 24: 24—26. Bibcode:1983QJRAS..24...24B.
  18. ↑ а б Arabatzis, T. (2006). Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities. University of Chicago Press. с. 70—74, 96. ISBN 978-0-226-02421-9. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  19. ↑ Okamura, Sōgo (1994). History of Electron Tubes. IOS Press. с. 11. ISBN 978-90-5199-145-1. Архів оригіналу за 11 травня 2016. Процитовано 29 травня 2015. In 1881, Stoney named this electromagnetic 'electrolion'. It came to be called 'electron' from 1891. [...] In 1906, the suggestion to call cathode ray particles 'electrions' was brought up but through the opinion of Lorentz of Holland 'electrons' came to be widely used.
  20. ↑ а б Stoney, G.J. (1894). Of the "Electron," or Atom of Electricity. Philosophical Magazine. 38 (5): 418—420. doi:10.1080/14786449408620653. Архів оригіналу за 31 жовтня 2020. Процитовано 25 серпня 2019.
  21. ↑ «electron, n.2». OED Online. March 2013. Oxford University Press. Accessed 12 April 2013 [1] [Архівовано 2021-04-27 у Wayback Machine.]
  22. ↑ Soukhanov, A.H., ред. (1986). Word Mysteries & Histories. Houghton Mifflin. с. 73. ISBN 978-0-395-40265-8.
  23. ↑ Guralnik, D.B., ред. (1970). Webster's New World Dictionary. Prentice Hall. с. 450.
  24. ↑ Born, M.; Blin-Stoyle, R.J.; Radcliffe, J.M. (1989). Atomic Physics. Courier Dover. с. 26. ISBN 978-0-486-65984-8. Архів оригіналу за 26 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  25. ↑ Plücker, M. (1 грудня 1858). XLVI. Observations on the electrical discharge through rarefied gases. The London, Edinburgh, and Dublin Philosophical Magazine and Journal of Science. 16 (109): 408—418. doi:10.1080/14786445808642591. ISSN 1941-5982.
  26. ↑ Darrigol, Olivier (2003). Electrodynamics from Ampère to Einstein (англ.). OUP Oxford. ISBN 978-0-19-850593-8.
  27. ↑ а б в Leicester, H.M. (1971). The Historical Background of Chemistry. Courier Dover. с. 221—222. ISBN 978-0-486-61053-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  28. ↑ а б в Whittaker, E.T. (1951). A History of the Theories of Aether and Electricity. Т. 1. London: Nelson.
  29. ↑ а б Thomson, George (1970). An Unfortunate Experiment: Hertz and the Nature of Cathode Rays. Notes and Records of the Royal Society of London. 25 (2): 237—242. doi:10.1098/rsnr.1970.0032. ISSN 0035-9149. JSTOR 530878.
  30. ↑ DeKosky, R.K. (1983). William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s. Annals of Science. 40 (1): 1—18. doi:10.1080/00033798300200101.
  31. ↑ Архівована копія. Архів оригіналу за 10 жовтня 2016. Процитовано 6 жовтня 2016.{{cite web}}: Обслуговування CS1: Сторінки з текстом «archived copy» як значення параметру title (посилання)
  32. ↑ а б Schuster, Arthur (1890). The discharge of electricity through gases. Proceedings of the Royal Society of London. 47: 526—559. doi:10.1098/rspl.1889.0111. S2CID 96197979.
  33. ↑ Wilczek, Frank (Червень 2012). Happy birthday, electron. Scientific American. Архів оригіналу за 1 листопада 2013. Процитовано 24 лютого 2022.
  34. ↑ Trenn, T.J. (1976). Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays. Isis. 67 (1): 61—75. doi:10.1086/351545. JSTOR 231134. S2CID 145281124.
  35. ↑ Becquerel, H. (1900). Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique. Comptes rendus de l'Académie des sciences (фр.). 130: 809—815.
  36. ↑ Buchwald and Warwick (2001:90–91).
  37. ↑ Myers, W.G. (1976). Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896. Journal of Nuclear Medicine. 17 (7): 579—582. PMID 775027. Архів оригіналу за 22 грудня 2008. Процитовано 24 лютого 2022.
  38. ↑ а б в г Thomson, J.J. (1897). Cathode Rays. Philosophical Magazine. 44 (269): 293—316. Bibcode:1897LEDPM..44..293T. doi:10.1080/14786449708621070. Архів оригіналу за 25 січня 2022. Процитовано 24 лютого 2022.
  39. ↑ Thomson, J.J. (1906). Nobel Lecture: Carriers of Negative Electricity (PDF). The Nobel Foundation. Архів оригіналу (PDF) за 10 жовтня 2008. Процитовано 25 серпня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  40. ↑ Абрахам Пайс (1997). The discovery of the electron – 100 years of elementary particles (PDF). Beam Line. 1: 4—16. Архів (PDF) оригіналу за 14 вересня 2021. Процитовано 4 вересня 2021.
  41. ↑ Kaufmann, W. (1897). Die magnetische Ablenkbarkeit der Kathodenstrahlen und ihre Abhängigkeit vom Entladungspotential. Annalen der Physik und Chemie. 297 (7): 544—552. Bibcode:1897AnP...297..544K. doi:10.1002/andp.18972970709. ISSN 0003-3804.
  42. ↑ O'Hara, J. G. (Березень 1975). George Johnstone Stoney, F.R.S., and the Concept of the Electron. Notes and Records of the Royal Society of London. Royal Society. 29 (2): 265—276. doi:10.1098/rsnr.1975.0018. JSTOR 531468. S2CID 145353314.
  43. ↑ Stoney, George Johnstone (1891). On the Cause of Double Lines and of Equidistant Satellites in the Spectra of Gases. The Scientific Transactions of the Royal Dublin Society. 4: 583—608.
  44. ↑ Kikoin, I.K.; Sominskiĭ, I.S. (1961). Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday). Soviet Physics Uspekhi. 3 (5): 798—809. Bibcode:1961SvPhU...3..798K. doi:10.1070/PU1961v003n05ABEH005812. Original publication in Russian: Кикоин, И.К.; Соминский, М.С. (1960). Академик А.Ф. Иоффе. Успехи Физических Наук. 72 (10): 303—321. doi:10.3367/UFNr.0072.196010e.0307.
  45. ↑ Millikan, R.A. (1911). The Isolation of an Ion, a Precision Measurement of its Charge, and the Correction of Stokes's Law (PDF). Physical Review. 32 (2): 349—397. Bibcode:1911PhRvI..32..349M. doi:10.1103/PhysRevSeriesI.32.349. Архів (PDF) оригіналу за 17 березня 2020. Процитовано 21 червня 2019.
  46. ↑ Das Gupta, N.N.; Ghosh, S.K. (1999). A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics. Reviews of Modern Physics. 18 (2): 225—290. Bibcode:1946RvMP...18..225G. doi:10.1103/RevModPhys.18.225.
  47. ↑ а б в Smirnov, B.M. (2003). Physics of Atoms and Ions. Springer. с. 14—21. ISBN 978-0-387-95550-6. Архів оригіналу за 9 травня 2020. Процитовано 25 серпня 2020.
  48. ↑ Bohr, N. (1922). Nobel Lecture: The Structure of the Atom (PDF). The Nobel Foundation. Архів (PDF) оригіналу за 3 грудня 2008. Процитовано 3 грудня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  49. ↑ Lewis, G.N. (1916). The Atom and the Molecule. Journal of the American Chemical Society. 38 (4): 762—786. Bibcode:1916JAChS..38..762L. doi:10.1021/ja02261a002. S2CID 95865413. Архів (PDF) оригіналу за 25 серпня 2019. Процитовано 25 серпня 2019.
  50. ↑ а б Arabatzis, T.; Gavroglu, K. (1997). The chemists' electron (PDF). European Journal of Physics. 18 (3): 150—163. Bibcode:1997EJPh...18..150A. doi:10.1088/0143-0807/18/3/005. S2CID 56117976. Архів оригіналу (PDF) за 5 червня 2020.
  51. ↑ Langmuir, I. (1919). The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules. Journal of the American Chemical Society. 41 (6): 868—934. Bibcode:1919JAChS..41..868L. doi:10.1021/ja02227a002. Архів оригіналу за 26 січня 2021. Процитовано 21 червня 2019.
  52. ↑ Scerri, E.R. (2007). The Periodic Table. Oxford University Press. с. 205—226. ISBN 978-0-19-530573-9.
  53. ↑ Massimi, M. (2005). Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle. Cambridge University Press. с. 7—8. ISBN 978-0-521-83911-2. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  54. ↑ Uhlenbeck, G.E.; Goudsmith, S. (1925). Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons. Die Naturwissenschaften (нім.). 13 (47): 953—954. Bibcode:1925NW.....13..953E. doi:10.1007/BF01558878. S2CID 32211960.
  55. ↑ Pauli, W. (1923). Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes. Zeitschrift für Physik (нім.). 16 (1): 155—164. Bibcode:1923ZPhy...16..155P. doi:10.1007/BF01327386. S2CID 122256737.
  56. ↑ а б de Broglie, L. (1929). Nobel Lecture: The Wave Nature of the Electron (PDF). The Nobel Foundation. Архів (PDF) оригіналу за 4 жовтня 2008. Процитовано 30 серпня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  57. ↑ Falkenburg, B. (2007). Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality. Springer. с. 85. Bibcode:2007pmca.book.....F. ISBN 978-3-540-33731-7. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  58. ↑ Davisson, C. (1937). Nobel Lecture: The Discovery of Electron Waves (PDF). The Nobel Foundation. Архів (PDF) оригіналу за 9 липня 2008. Процитовано 30 серпня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  59. ↑ Navarro, Jaume (2010). Electron diffraction chez Thomson: early responses to quantum physics in Britain. The British Journal for the History of Science (англ.). 43 (2): 245—275. doi:10.1017/S0007087410000026. ISSN 0007-0874. S2CID 171025814.
  60. ↑ Schrödinger, E. (1926). Quantisierung als Eigenwertproblem. Annalen der Physik (нім.). 385 (13): 437—490. Bibcode:1926AnP...385..437S. doi:10.1002/andp.19263851302. {{cite journal}}: Cite має пустий невідомий параметр: |1= (довідка)
  61. ↑ Rigden, J.S. (2003). Hydrogen. Harvard University Press. с. 59—86. ISBN 978-0-674-01252-3. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  62. ↑ Reed, B.C. (2007). Quantum Mechanics. Jones & Bartlett Publishers. с. 275—350. ISBN 978-0-7637-4451-9. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  63. ↑ Dirac, P.A.M. (1928). The Quantum Theory of the Electron (PDF). Proceedings of the Royal Society A. 117 (778): 610—624. Bibcode:1928RSPSA.117..610D. doi:10.1098/rspa.1928.0023. Архів (PDF) оригіналу за 25 листопада 2018. Процитовано 24 лютого 2022.
  64. ↑ Dirac, P.A.M. (1933). Nobel Lecture: Theory of Electrons and Positrons (PDF). The Nobel Foundation. Архів (PDF) оригіналу за 23 липня 2008. Процитовано 1 листопада 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  65. ↑ Anderson, Carl D. (15 березня 1933). The Positive Electron. Physical Review (англ.). 43 (6): 491—494. Bibcode:1933PhRv...43..491A. doi:10.1103/PhysRev.43.491. ISSN 0031-899X.
  66. ↑ The Nobel Prize in Physics 1965. The Nobel Foundation. Архів оригіналу за 24 жовтня 2008. Процитовано 4 листопада 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  67. ↑ Panofsky, W.K.H. (1997). The Evolution of Particle Accelerators & Colliders (PDF). Beam Line. 27 (1): 36—44. Архів (PDF) оригіналу за 9 вересня 2008. Процитовано 15 вересня 2008. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  68. ↑ Elder, F.R. та ін. (1947). Radiation from Electrons in a Synchrotron. Physical Review. 71 (11): 829—830. Bibcode:1947PhRv...71..829E. doi:10.1103/PhysRev.71.829.5.
  69. ↑ Hoddeson, L. та ін. (1997). The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s. Cambridge University Press. с. 25—26. ISBN 978-0-521-57816-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  70. ↑ Bernardini, C. (2004). AdA: The First Electron–Positron Collider. Physics in Perspective. 6 (2): 156—183. Bibcode:2004PhP.....6..156B. doi:10.1007/s00016-003-0202-y. S2CID 122534669.
  71. ↑ Testing the Standard Model: The LEP experiments. CERN. 2008. Архів оригіналу за 14 вересня 2008. Процитовано 15 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  72. ↑ LEP reaps a final harvest. CERN Courier. 40 (10). 2000. Архів оригіналу за 30 вересня 2017. Процитовано 24 лютого 2022.
  73. ↑ Prati, E.; De Michielis, M.; Belli, M.; Cocco, S.; Fanciulli, M.; Kotekar-Patil, D.; Ruoff, M.; Kern, D.P.; Wharam, D.A.; Verduijn, J.; Tettamanzi, G.C.; Rogge, S.; Roche, B.; Wacquez, R.; Jehl, X.; Vinet, M.; Sanquer, M. (2012). Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors. Nanotechnology. 23 (21) 215204. arXiv:1203.4811. Bibcode:2012Nanot..23u5204P. CiteSeerX 10.1.1.756.4383. doi:10.1088/0957-4484/23/21/215204. PMID 22552118. S2CID 206063658.
  74. ↑ Frampton, P.H.; Hung, P.Q.; Sher, Marc (2000). Quarks and Leptons Beyond the Third Generation. Physics Reports. 330 (5—6): 263—348. arXiv:hep-ph/9903387. Bibcode:2000PhR...330..263F. doi:10.1016/S0370-1573(99)00095-2. S2CID 119481188.
  75. ↑ а б в Raith, W.; Mulvey, T. (2001). Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles. CRC Press. с. 777—781. ISBN 978-0-8493-1202-1.
  76. ↑ а б Zombeck, M.V. (2007). Handbook of Space Astronomy and Astrophysics (вид. 3rd). Cambridge University Press. с. 14. ISBN 978-0-521-78242-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  77. ↑ Murphy, M.T. та ін. (2008). Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe. Science. 320 (5883): 1611—1613. arXiv:0806.3081. Bibcode:2008Sci...320.1611M. doi:10.1126/science.1156352. PMID 18566280. S2CID 2384708.
  78. ↑ а б в г д The original source for CODATA is Mohr, P.J.; Taylor, B.N.; Newell, D.B. (2008). CODATA recommended values of the fundamental physical constants. Reviews of Modern Physics. 80 (2): 633—730. arXiv:0801.0028. Bibcode:2008RvMP...80..633M. CiteSeerX 10.1.1.150.1225. doi:10.1103/RevModPhys.80.633.
    Individual physical constants from the CODATA are available at:
    The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty. Національний інститут стандартів і технології. Архів оригіналу за 16 січня 2009. Процитовано 15 січня 2009.
  79. ↑ 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. Physical Review. 129 (6): 2566—2576. Bibcode:1963PhRv..129.2566Z. doi:10.1103/PhysRev.129.2566.
  80. ↑ Gupta, M.C. (2001). Atomic and Molecular Spectroscopy. New Age Publishers. с. 81. ISBN 978-81-224-1300-7. Архів оригіналу за 30 вересня 2014. Процитовано 25 серпня 2020.
  81. ↑ а б Odom, B. та ін. (2006). New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron. Physical Review Letters. 97 (3) 030801. Bibcode:2006PhRvL..97c0801O. doi:10.1103/PhysRevLett.97.030801. PMID 16907490.
  82. ↑ Anastopoulos, C. (2008). Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics. Princeton University Press. с. 261—262. ISBN 978-0-691-13512-0. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  83. ↑ Gabrielse, G. та ін. (2006). New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron g Value and QED. Physical Review Letters. 97 (3) 030802: 030802(1–4). Bibcode:2006PhRvL..97c0802G. doi:10.1103/PhysRevLett.97.030802. PMID 16907491. S2CID 763602.
  84. ↑ UK | England | Physicists 'make electrons split'. BBC News. 28 серпня 2009. Архів оригіналу за 31 серпня 2017. Процитовано 11 липня 2016.
  85. ↑ Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution [Архівовано 2019-04-04 у Wayback Machine.]. Science Daily (July 31, 2009)
  86. ↑ Yarris, Lynn (13 липня 2006). First Direct Observations of Spinons and Holons. Lbl.gov. Архів оригіналу за 24 лютого 2022. Процитовано 11 липня 2016.
  87. ↑ а б Haken, H.; Wolf, H.C.; Brewer, W.D. (2005). The Physics of Atoms and Quanta: Introduction to Experiments and Theory. Springer. с. 70. ISBN 978-3-540-67274-6. Архів оригіналу за 10 травня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  88. ↑ Dehmelt, H. (1988). A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius. Physica Scripta. T22: 102—110. Bibcode:1988PhST...22..102D. doi:10.1088/0031-8949/1988/T22/016. S2CID 250760629.
  89. ↑ Gabrielse, Gerald. Electron Substructure. Physics. Harvard University. Архів оригіналу за 10 квітня 2019. Процитовано 21 червня 2016.
  90. ↑ Costella, John P.; McKellar, Bruce H. J. (1 грудня 1995). The Foldy–Wouthuysen transformation. American Journal of Physics. 63 (12): 1119—1121. arXiv:hep-ph/9503416. Bibcode:1995AmJPh..63.1119C. doi:10.1119/1.18017. ISSN 0002-9505.
  91. ↑ Burgess, C. P.; Moore, Guy D. (2013). The Standard Model: a primer (вид. 1). Cambridge: Cambridge Univ. Press. ISBN 978-0-521-86036-9.
  92. ↑ Agostini, M. та ін. (2015). Test of electric charge conservation with Borexino. Physical Review Letters. 115 (23) 231802. arXiv:1509.01223. Bibcode:2015PhRvL.115w1802A. doi:10.1103/PhysRevLett.115.231802. PMID 26684111. S2CID 206265225. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  93. ↑ Steinberg, R.I. та ін. (1999). Experimental test of charge conservation and the stability of the electron. Physical Review. 61 (2): 2582—2586. Bibcode:1975PhRvD..12.2582S. doi:10.1103/PhysRevD.12.2582.
  94. ↑ Burgess, Cliff; Moore, Guy (7 грудня 2006). The Standard Model: A Primer (вид. 1). Cambridge University Press. doi:10.1017/cbo9780511819698. ISBN 978-0-521-86036-9.
  95. ↑ Agostini, M. та ін. (2015). Test of electric charge conservation with Borexino. Physical Review Letters. 115 (23) 231802. arXiv:1509.01223. Bibcode:2015PhRvL.115w1802A. doi:10.1103/PhysRevLett.115.231802. PMID 26684111. S2CID 206265225. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  96. ↑ Beringer, J. та ін. (2012). Review of Particle Physics: [electron properties] (PDF). Physical Review D. 86 (1) 010001. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. Архів (PDF) оригіналу за 15 січня 2022. Процитовано 24 лютого 2022. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |collaboration= (довідка)
  97. ↑ Back, H.O. та ін. (2002). Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector. Physics Letters B. 525 (1—2): 29—40. Bibcode:2002PhLB..525...29B. doi:10.1016/S0370-2693(01)01440-X.
  98. ↑ а б в г д Munowitz, M. (2005). Knowing the Nature of Physical Law. Oxford University Press. с. 162. ISBN 978-0-19-516737-5.
  99. ↑ Kane, G. (9 жовтня 2006). Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?. Scientific American. Процитовано 19 вересня 2008. {{cite magazine}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  100. ↑ Taylor, J. (1989). Gauge Theories in Particle Physics. У Davies, Paul (ред.). The New Physics. Cambridge University Press. с. 464. ISBN 978-0-521-43831-5. Архів оригіналу за 21 вересня 2014. Процитовано 25 серпня 2020.
  101. ↑ а б Genz, H. (2001). Nothingness: The Science of Empty Space. Da Capo Press. с. 241–243, 245—247. ISBN 978-0-7382-0610-3.
  102. ↑ Gribbin, J. (25 січня 1997). More to electrons than meets the eye. New Scientist. Архів оригіналу за 11 лютого 2015. Процитовано 17 вересня 2008. {{cite news}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  103. ↑ Levine, I. та ін. (1997). Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer. Physical Review Letters. 78 (3): 424—427. Bibcode:1997PhRvL..78..424L. doi:10.1103/PhysRevLett.78.424.
  104. ↑ Murayama, H. (10–17 березня 2006). Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic. Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories. La Thuile, Italy. arXiv:0709.3041. Bibcode:2007arXiv0709.3041M. — lists a 9 % mass difference for an electron that is the size of the Planck distance.
  105. ↑ Schwinger, J. (1948). On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron. Physical Review. 73 (4): 416—417. Bibcode:1948PhRv...73..416S. doi:10.1103/PhysRev.73.416.
  106. ↑ Huang, K. (2007). Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields. World Scientific. с. 123—125. ISBN 978-981-270-645-4. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  107. ↑ Foldy, L.L.; Wouthuysen, S. (1950). On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit. Physical Review. 78 (1): 29—36. Bibcode:1950PhRv...78...29F. doi:10.1103/PhysRev.78.29.
  108. ↑ а б Griffiths, David J. (1998). Introduction to Electrodynamics (вид. 3rd). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-805326-0.
  109. ↑ Crowell, B. (2000). Electricity and Magnetism. Light and Matter. с. 129—152. ISBN 978-0-9704670-4-1. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  110. ↑ Mahadevan, R.; Narayan, R.; Yi, I. (1996). Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field. Astrophysical Journal. 465: 327—337. arXiv:astro-ph/9601073. Bibcode:1996ApJ...465..327M. doi:10.1086/177422. S2CID 16324613.
  111. ↑ Rohrlich, F. (1999). The Self-Force and Radiation Reaction. American Journal of Physics. 68 (12): 1109—1112. Bibcode:2000AmJPh..68.1109R. doi:10.1119/1.1286430.
  112. ↑ Georgi, H. (1989). Grand Unified Theories. У Davies, Paul (ред.). The New Physics. Cambridge University Press. с. 427. ISBN 978-0-521-43831-5. Архів оригіналу за 21 вересня 2014. Процитовано 25 серпня 2020.
  113. ↑ Blumenthal, G.J.; Gould, R. (1970). Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases. Reviews of Modern Physics. 42 (2): 237—270. Bibcode:1970RvMP...42..237B. doi:10.1103/RevModPhys.42.237.
  114. ↑ The Nobel Prize in Physics 1927. The Nobel Foundation. 2008. Архів оригіналу за 24 жовтня 2008. Процитовано 28 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  115. ↑ Chen, S.-Y.; Maksimchuk, A.; Umstadter, D. (1998). Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering. Nature. 396 (6712): 653—655. arXiv:physics/9810036. Bibcode:1998Natur.396..653C. doi:10.1038/25303. S2CID 16080209.
  116. ↑ Beringer, R.; Montgomery, C.G. (1942). The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation. Physical Review. 61 (5—6): 222—224. Bibcode:1942PhRv...61..222B. doi:10.1103/PhysRev.61.222.
  117. ↑ Buffa, A. (2000). College Physics (вид. 4th). Prentice Hall. с. 888. ISBN 978-0-13-082444-8.
  118. ↑ Eichler, J. (2005). Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions. Physics Letters A. 347 (1—3): 67—72. Bibcode:2005PhLA..347...67E. doi:10.1016/j.physleta.2005.06.105.
  119. ↑ Hubbell, J.H. (2006). Electron positron pair production by photons: A historical overview. Radiation Physics and Chemistry. 75 (6): 614—623. Bibcode:2006RaPC...75..614H. doi:10.1016/j.radphyschem.2005.10.008. Архів оригіналу за 21 червня 2019. Процитовано 21 червня 2019.
  120. ↑ Quigg, C. (4–30 червня 2000). The Electroweak Theory. TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium. Boulder, Colorado. с. 80. arXiv:hep-ph/0204104. Bibcode:2002hep.ph....4104Q.
  121. ↑ а б Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2003). Modern Physics (вид. illustrated). Macmillan. ISBN 978-0-7167-4345-3.
  122. ↑ Burhop, E.H.S. (1980) [1952]. The Auger Effect and Other Radiationless Transitions. Cambridge University Press. с. 2—3. ISBN 978-0-88275-966-1.
  123. ↑ Jiles, D. (1998). Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. CRC Press. с. 280—287. ISBN 978-0-412-79860-3. Архів оригіналу за 26 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  124. ↑ Löwdin, P.O.; Erkki Brändas, E.; Kryachko, E.S. (2003). Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per-Olov Löwdin. Springer Science+Business Media. с. 393—394. ISBN 978-1-4020-1290-7. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  125. ↑ McQuarrie, D.A.; Simon, J.D. (1997). Physical Chemistry: A Molecular Approach. University Science Books. с. 325—361. ISBN 978-0-935702-99-6. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  126. ↑ Daudel, R. та ін. (1974). The Electron Pair in Chemistry. Canadian Journal of Chemistry. 52 (8): 1310—1320. doi:10.1139/v74-201.
  127. ↑ Rakov, V.A.; Uman, M.A. (2007). Lightning: Physics and Effects. Cambridge University Press. с. 4. ISBN 978-0-521-03541-5. Архів оригіналу за 26 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  128. ↑ Freeman, G.R.; March, N.H. (1999). Triboelectricity and some associated phenomena. Materials Science and Technology. 15 (12): 1454—1458. Bibcode:1999MatST..15.1454F. doi:10.1179/026708399101505464.
  129. ↑ Forward, K.M.; Lacks, D.J.; Sankaran, R.M. (2009). Methodology for studying particle–particle triboelectrification in granular materials. Journal of Electrostatics. 67 (2—3): 178—183. doi:10.1016/j.elstat.2008.12.002.
  130. ↑ Weinberg, S. (2003). The Discovery of Subatomic Particles. Cambridge University Press. с. 15—16. ISBN 978-0-521-82351-7.
  131. ↑ Lou, L.-F. (2003). Introduction to phonons and electrons. World Scientific. с. 162, 164. Bibcode:2003ipe..book.....L. ISBN 978-981-238-461-4. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  132. ↑ Guru, B.S.; Hızıroğlu, H.R. (2004). Electromagnetic Field Theory Fundamentals. Cambridge University Press. с. 138, 276. ISBN 978-0-521-83016-4.
  133. ↑ Achuthan, M.K.; Bhat, K.N. (2007). Fundamentals of Semiconductor Devices. Tata McGraw-Hill. с. 49—67. ISBN 978-0-07-061220-4. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  134. ↑ а б Ziman, J.M. (2001). Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids. Oxford University Press. с. 260. ISBN 978-0-19-850779-6. Архів оригіналу за 24 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  135. ↑ Main, P. (12 червня 1993). When electrons go with the flow: Remove the obstacles that create electrical resistance, and you get ballistic electrons and a quantum surprise. New Scientist. 1887: 30. Архів оригіналу за 11 лютого 2015. Процитовано 9 жовтня 2008. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  136. ↑ Blackwell, G.R. (2000). The Electronic Packaging Handbook. CRC Press. с. 6.39 — 6.40. ISBN 978-0-8493-8591-9. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  137. ↑ Durrant, A. (2000). Quantum Physics of Matter: The Physical World. CRC Press. с. 43, 71—78. ISBN 978-0-7503-0721-5. Архів оригіналу за 27 травня 2016. Процитовано 16 жовтня 2015.
  138. ↑ The Nobel Prize in Physics 1972. The Nobel Foundation. 2008. Архів оригіналу за 11 жовтня 2008. Процитовано 13 жовтня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  139. ↑ Kadin, A.M. (2007). Spatial Structure of the Cooper Pair. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism. 20 (4): 285—292. arXiv:cond-mat/0510279. doi:10.1007/s10948-006-0198-z. S2CID 54948290.
  140. ↑ Discovery about behavior of building block of nature could lead to computer revolution. ScienceDaily. 31 липня 2009. Архів оригіналу за 4 квітня 2019. Процитовано 1 серпня 2009. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  141. ↑ Jompol, Y. та ін. (2009). Probing Spin–Charge Separation in a Tomonaga–Luttinger Liquid. Science. 325 (5940): 597—601. arXiv:1002.2782. Bibcode:2009Sci...325..597J. doi:10.1126/science.1171769. PMID 19644117. S2CID 206193.
  142. ↑ The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect. The Nobel Foundation. 2008. Архів оригіналу за 18 жовтня 2008. Процитовано 25 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  143. ↑ Special Relativity. Stanford Linear Accelerator Center. 26 серпня 2008. Архів оригіналу за 28 серпня 2008. Процитовано 25 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  144. ↑ Adams, S. (2000). Frontiers: Twentieth Century Physics. CRC Press. с. 215. ISBN 978-0-7484-0840-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  145. ↑ Bianchini, Lorenzo (2017). Selected Exercises in Particle and Nuclear Physics. Springer. с. 79. ISBN 978-3-319-70494-4. Архів оригіналу за 2 січня 2020. Процитовано 20 квітня 2018.
  146. ↑ Lurquin, P.F. (2003). The Origins of Life and the Universe. Columbia University Press. с. 2. ISBN 978-0-231-12655-7.
  147. ↑ Silk, J. (2000). The Big Bang: The Creation and Evolution of the Universe (вид. 3rd). Macmillan. с. 110—112, 134—137. ISBN 978-0-8050-7256-3.
  148. ↑ Kolb, E.W.; Wolfram, Stephen (1980). The Development of Baryon Asymmetry in the Early Universe (PDF). Physics Letters B. 91 (2): 217—221. Bibcode:1980PhLB...91..217K. doi:10.1016/0370-2693(80)90435-9. S2CID 122680284. Архів (PDF) оригіналу за 30 жовтня 2020. Процитовано 25 серпня 2020.
  149. ↑ Sather, E. (Весна–Літо 1996). The Mystery of Matter Asymmetry (PDF). Beam Line. Stanford University. Архів (PDF) оригіналу за 12 жовтня 2008. Процитовано 1 листопада 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  150. ↑ Burles, S.; Nollett, K.M.; Turner, M.S. (1999). Big-Bang Nucleosynthesis: Linking Inner Space and Outer Space. arXiv:astro-ph/9903300.
  151. ↑ Boesgaard, A.M.; Steigman, G. (1985). Big bang nucleosynthesis – Theories and observations. Annual Review of Astronomy and Astrophysics. 23 (2): 319—378. Bibcode:1985ARA&A..23..319B. doi:10.1146/annurev.aa.23.090185.001535.
  152. ↑ а б Barkana, R. (2006). The First Stars in the Universe and Cosmic Reionization. Science. 313 (5789): 931—934. arXiv:astro-ph/0608450. Bibcode:2006Sci...313..931B. CiteSeerX 10.1.1.256.7276. doi:10.1126/science.1125644. PMID 16917052. S2CID 8702746.
  153. ↑ Burbidge, E.M. та ін. (1957). Synthesis of Elements in Stars (PDF). Reviews of Modern Physics. 29 (4): 548—647. Bibcode:1957RvMP...29..547B. doi:10.1103/RevModPhys.29.547. Архів (PDF) оригіналу за 23 липня 2018. Процитовано 21 червня 2019.
  154. ↑ Rodberg, L.S.; Weisskopf, V. (1957). Fall of Parity: Recent Discoveries Related to Symmetry of Laws of Nature. Science. 125 (3249): 627—633. Bibcode:1957Sci...125..627R. doi:10.1126/science.125.3249.627. PMID 17810563.
  155. ↑ Fryer, C.L. (1999). Mass Limits For Black Hole Formation. The Astrophysical Journal. 522 (1): 413—418. arXiv:astro-ph/9902315. Bibcode:1999ApJ...522..413F. doi:10.1086/307647. S2CID 14227409.
  156. ↑ Parikh, M.K.; Wilczek, F. (2000). Hawking Radiation As Tunneling. Physical Review Letters. 85 (24): 5042—5045. arXiv:hep-th/9907001. Bibcode:2000PhRvL..85.5042P. doi:10.1103/PhysRevLett.85.5042. hdl:1874/17028. PMID 11102182. S2CID 8013726.
  157. ↑ Hawking, S.W. (1974). Black hole explosions?. Nature. 248 (5443): 30—31. Bibcode:1974Natur.248...30H. doi:10.1038/248030a0. S2CID 4290107.
  158. ↑ Halzen, F.; Hooper, D. (2002). High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection. Reports on Progress in Physics. 66 (7): 1025—1078. arXiv:astro-ph/0204527. Bibcode:2002RPPh...65.1025H. doi:10.1088/0034-4885/65/7/201. S2CID 53313620.
  159. ↑ Ziegler, J.F. (1998). Terrestrial cosmic ray intensities. IBM Journal of Research and Development. 42 (1): 117—139. Bibcode:1998IBMJ...42..117Z. doi:10.1147/rd.421.0117.
  160. ↑ Sutton, C. (4 серпня 1990). Muons, pions and other strange particles. New Scientist. Архів оригіналу за 11 лютого 2015. Процитовано 28 серпня 2008. {{cite news}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  161. ↑ Wolpert, S. (24 липня 2008). Scientists solve 30 year-old aurora borealis mystery (Пресреліз). University of California. Архів оригіналу за 17 серпня 2008. Процитовано 11 жовтня 2008. {{cite press release}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  162. ↑ Gurnett, D.A.; Anderson, R. (1976). Electron Plasma Oscillations Associated with Type III Radio Bursts. Science. 194 (4270): 1159—1162. Bibcode:1976Sci...194.1159G. doi:10.1126/science.194.4270.1159. PMID 17790910. S2CID 11401604.
  163. ↑ Martin, W.C.; Wiese, W.L. (2007). Atomic Spectroscopy: A compendium of basic ideas, notation, data, and formulas. National Institute of Standards and Technology. Архів оригіналу за 8 лютого 2007. Процитовано 8 січня 2007. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  164. ↑ Fowles, G.R. (1989). Introduction to Modern Optics. Courier Dover. с. 227—233. ISBN 978-0-486-65957-2. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  165. ↑ Grupen, C. (2000). Physics of Particle Detection. AIP Conference Proceedings. 536: 3—34. arXiv:physics/9906063. Bibcode:2000AIPC..536....3G. doi:10.1063/1.1361756. S2CID 119476972.
  166. ↑ The Nobel Prize in Physics 1989. The Nobel Foundation. 2008. Архів оригіналу за 28 вересня 2008. Процитовано 24 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  167. ↑ Ekstrom, P.; Wineland, David (1980). The isolated Electron (PDF). Scientific American. 243 (2): 91—101. Bibcode:1980SciAm.243b.104E. doi:10.1038/scientificamerican0880-104. Архів (PDF) оригіналу за 16 вересня 2019. Процитовано 24 вересня 2008. {{cite journal}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  168. ↑ Mauritsson, J. Electron filmed for the first time ever (PDF). Lund University. Архів оригіналу (PDF) за 25 березня 2009. Процитовано 17 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  169. ↑ Mauritsson, J. та ін. (2008). Coherent Electron Scattering Captured by an Attosecond Quantum Stroboscope. Physical Review Letters. 100 (7) 073003. arXiv:0708.1060. Bibcode:2008PhRvL.100g3003M. doi:10.1103/PhysRevLett.100.073003. PMID 18352546. S2CID 1357534.
  170. ↑ Damascelli, A. (2004). Probing the Electronic Structure of Complex Systems by ARPES. Physica Scripta. T109: 61—74. arXiv:cond-mat/0307085. Bibcode:2004PhST..109...61D. doi:10.1238/Physica.Topical.109a00061. S2CID 21730523.
  171. ↑ Image # L-1975-02972. Langley Research Center. NASA. 4 квітня 1975. Архів оригіналу за 7 грудня 2008. Процитовано 20 вересня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  172. ↑ Elmer, J. (3 березня 2008). Standardizing the Art of Electron-Beam Welding. Lawrence Livermore National Laboratory. Архів оригіналу за 20 вересня 2008. Процитовано 16 жовтня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  173. ↑ Schultz, H. (1993). Electron Beam Welding. Woodhead Publishing. с. 2—3. ISBN 978-1-85573-050-2. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  174. ↑ Benedict, G.F. (1987). Nontraditional Manufacturing Processes. Manufacturing engineering and materials processing. Т. 19. CRC Press. с. 273. ISBN 978-0-8247-7352-6. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  175. ↑ Ozdemir, F.S. (25–27 червня 1979). Electron beam lithography. Proceedings of the 16th Conference on Design automation. San Diego, CA: IEEE Press. с. 383—391. Процитовано 16 жовтня 2008. {{cite conference}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  176. ↑ Madou, M.J. (2002). Fundamentals of Microfabrication: the Science of Miniaturization (вид. 2nd). CRC Press. с. 53—54. ISBN 978-0-8493-0826-0. Архів оригіналу за 7 січня 2021. Процитовано 25 серпня 2020.
  177. ↑ Jongen, Y.; Herer, A. (2–5 травня 1996). [no title cited]. APS/AAPT Joint Meeting. Electron Beam Scanning in Industrial Applications. American Physical Society. Bibcode:1996APS..MAY.H9902J.
  178. ↑ Mobus, G. та ін. (2010). Nano-scale quasi-melting of alkali-borosilicate glasses under electron irradiatio. Journal of Nuclear Materials. 396 (2—3): 264—271. Bibcode:2010JNuM..396..264M. doi:10.1016/j.jnucmat.2009.11.020.
  179. ↑ Beddar, A.S.; Domanovic, Mary Ann; Kubu, Mary Lou; Ellis, Rod J.; Sibata, Claudio H.; Kinsella, Timothy J. (2001). Mobile linear accelerators for intraoperative radiation therapy. AORN Journal. 74 (5): 700—705. doi:10.1016/S0001-2092(06)61769-9. PMID 11725448.
  180. ↑ Gazda, M.J.; Coia, L.R. (1 червня 2007). Principles of Radiation Therapy (PDF). Архів (PDF) оригіналу за 2 листопада 2013. Процитовано 31 жовтня 2013. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  181. ↑ Chao, A.W.; Tigner, M. (1999). Handbook of Accelerator Physics and Engineering. World Scientific. с. 155, 188. ISBN 978-981-02-3500-0. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  182. ↑ Oura, K. та ін. (2003). Surface Science: An Introduction. Springer Science+Business Media. с. 1–45. ISBN 978-3-540-00545-2.
  183. ↑ Ichimiya, A.; Cohen, P.I. (2004). Reflection High-energy Electron Diffraction. Cambridge University Press. с. 1. ISBN 978-0-521-45373-8. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  184. ↑ Heppell, T.A. (1967). A combined low energy and reflection high energy electron diffraction apparatus. Journal of Scientific Instruments. 44 (9): 686—688. Bibcode:1967JScI...44..686H. doi:10.1088/0950-7671/44/9/311.
  185. ↑ McMullan, D. (1993). Scanning Electron Microscopy: 1928–1965. University of Cambridge. Архів оригіналу за 16 березня 2009. Процитовано 23 березня 2009. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)
  186. ↑ Slayter, H.S. (1992). Light and electron microscopy. Cambridge University Press. с. 1. ISBN 978-0-521-33948-3. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  187. ↑ Cember, H. (1996). Introduction to Health Physics. McGraw-Hill Professional. с. 42—43. ISBN 978-0-07-105461-4. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  188. ↑ Erni, R. та ін. (2009). Atomic-Resolution Imaging with a Sub-50-pm Electron Probe. Physical Review Letters. 102 (9) 096101. Bibcode:2009PhRvL.102i6101E. doi:10.1103/PhysRevLett.102.096101. OSTI 960283. PMID 19392535. Архів оригіналу за 2 січня 2020. Процитовано 17 серпня 2018.
  189. ↑ Bozzola, J.J.; Russell, L.D. (1999). Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists. Jones & Bartlett Publishers. с. 12, 197—199. ISBN 978-0-7637-0192-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  190. ↑ Flegler, S.L.; Heckman, J.W. Jr.; Klomparens, K.L. (1995). Scanning and Transmission Electron Microscopy: An Introduction (вид. Reprint). Oxford University Press. с. 43–45. ISBN 978-0-19-510751-7.
  191. ↑ Bozzola, J.J.; Russell, L.D. (1999). Electron Microscopy: Principles and Techniques for Biologists (вид. 2nd). Jones & Bartlett Publishers. с. 9. ISBN 978-0-7637-0192-5. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  192. ↑ Freund, H.P.; Antonsen, T. (1996). Principles of Free-Electron Lasers. Springer. с. 1—30. ISBN 978-0-412-72540-1. Архів оригіналу за 4 лютого 2022. Процитовано 25 серпня 2020.
  193. ↑ Kitzmiller, J.W. (1995). Television Picture Tubes and Other Cathode-Ray Tubes: Industry and Trade Summary. Diane Publishing. с. 3—5. ISBN 978-0-7881-2100-5.
  194. ↑ Sclater, N. (1999). Electronic Technology Handbook. McGraw-Hill Professional. с. 227–228. ISBN 978-0-07-058048-0.
  195. ↑ The History of the Integrated Circuit. The Nobel Foundation. 2008. Архів оригіналу за 1 грудня 2008. Процитовано 18 жовтня 2008. {{cite web}}: Проігноровано невідомий параметр |df= (довідка)

Джерела

  • Білий М.У. (1973). Атомна фізика. Київ: Вища школа.

Посилання

Джерело: стаття у Вікіпедії та історія редагувань (автори).