Основни елементарни частици

Електрон: (първата открита елементарна частица)

През 19 век физиците се влюбили в електричните разряди, които възниквали в стъклени цилиндри, пълни с разредени газове. Експериментаторите се възхищавали на появяващите се прекрасни сияния, които променяли формата и големината си при намаляване на налягането. Всеки, който е виждал неонов надпис, познава това сияние. При достатъчно ниско налягане сиянието се превръща в сноп лъчи, които излизат от катода (отрицателния полюс) и са насочени към анода (положителния полюс). Съвсем естествено тези лъчи били кръстени катодни лъчи. След интензивно и напрегнато изучаване на свойствата им от много известни изследователи и след серия от различни хипотези за тяхната природа през 1897 година англичанинът Джоузиф Джон Томсън оповестява резултата: В катодните лъчи имаме материя в ново състояние, състояние, при което делението на материята е отишло много по-далеч, отколкото в обикновено газообразно състояние. Тази разделена материя е съставна част от цялата материя и е част от субстанцията, от която са изградени всички химични елементи. След като установява корпускуларните свойства на катодните лъчи, Томсън нарича частиците, от които те се състоят електрони. През 1898 година обявява, че електроните са съставни части на атома и че катодните лъчи са електрони, които са били откъснати от атома. До тогава учените са смятали, че атомите на химичните елементи са безструктурни и не могат да бъдат разцепени.

Поведението на електрона, както и на другите елементарни частици поражда редица концептуални проблеми от гледна точка на класическата физика. Микросветът противоречи на човешката интуиция (възможно е поради бариерите, поставени ни от нашия ограничен опит като макросъздания). Така или иначе, приема се, че квантовата физика (според която, образно казано, елементарните частици имат двойнствена корпускуларно-вълнова природа и събитията имат вероятностен характер) в комбинация със специалната теория на относителността на Айнщайн (за движения със скорости с големина, сравнима с големината на разпространение на светлината във вакуум) е в състояние да обясни явленията в света на елементарните частици. (Струва си, все пак, да се отбележи, че Нилс Бор, един от основателите на квантовата механика е казал (и не само той), че всеки, който не се шокира от квантовата теория, не я разбира)

Електронът започнал да създава проблеми още от самото му откриване. Обикновено рисуват електрона като сфера с електричен заряд, която бързо се върти около ос минаваща през сферата, създавайки магнитно поле.

Електронът обикновено се означава с е .

В света на атома (размерите на атома са от порядъка на 10 ¹⁰ m) радиусът на електрона обикновено се приема за нулев. Радиусът на електрона (според измервания през 1990 г.) е по-малък от 10 ²⁰ m.

Спин: Изучаването на свойствата на електрона показва, че той се държи така, като че ли се върти с определена скорост около ос, минаваща през самия него, т.е. той притежава определен собствен момент на количеството на движение (момент на импулса), така наречения спин, който се различава от всеки друг момент на количеството на движение, който би произлязъл от движението на електрона по закривена траектория. Спинът е вътрешно присъщ на схващането за елементарна частица.

Електричен заряд (нещото, което е източник на електрично поле): Електронът има отрицателен електричен заряд с големина

е = 1, 602.10 ¹⁹ С.

Маса: Отношението между големината на заряда на електрона e и неговата маса m₀ (което се измерва експериментално) е

= 1, 759.10 ¹¹ C/kg ,