Metalllardagi erkin elektronlar. G'ayrioddiy g'ishtlar

Elektr generatori elektr energiyasini ishlab chiqarganda elektronlar qayerdan keladi? Bu havodanmi? Jeneratör vakuumda ishlaydimi? Elektronlarning massasi bor, agar hech narsa bo'lmasa, ularni qaerdan olish mumkin?

KDN

Ha. Jeneratördan oqimlar uchun mas'ul bo'lgan elektronlar simlarning o'zida erkin elektronlardir; barcha qattiq moddalar qisman elektronlardan iborat, shuning uchun sizda generator bo'lsa, sizda juda ko'p elektronlar mavjud.

Javoblar

Anna V

Statik elektrda elektronlar (manfiy zaryadlar) va musbat ionlarni olish mumkin. Bu neytral atomlarning bo'linmasligini aniq ko'rsatadi. Ishqalanish elektronlarni ajratib olish va ionlarni ijobiy zaryad bilan qoldirish uchun kuchni ta'minlashi mumkin, chunki ko'pincha gilamlarda yurganda sodir bo'ladi.

Faraday diski, birinchi elektr generatori. Taqa magniti (A) disk (D) orqali magnit maydon hosil qildi. Disk aylantirilganda, u elektr tokining markazdan chetga radial ravishda oqib chiqishiga olib keldi. Oqim sirg'aluvchi prujina kontakti m orqali, tashqi kontur orqali va o'q orqali diskning markaziga qaytib keldi.

dizayndagi magnit kuchlar tomonidan boshqariladigan metallardagi elektronlar bo'lib, zaryadlarni yana elektronlar harakati va musbat ionlarga ajratadi. Metalllarda juda erkin bog'langan elektronlar mavjud bo'lib, ular birgalikda Fermi dengiziga tegishli va elektr generator tokini hosil qila oladi.

Demak, javob: atomlar elektronlarni tashqi elektron qobiqlaridan ta'minlaydi. Bu generatordagi atomlar elektronlarni ta'minlaydi va ha, u vakuumda ishlaydi.

Lahiru Perera

Sizning suv nasosingiz suv hosil qilmagani kabi, elektr generator ham elektron hosil qilmaydi, shunchaki elektronlarni bir joydan ikkinchi joyga ko'chiradi.

Manisherth ♦

Hozirda javobingiz unchalik foydali emas va oldingi javoblardan ancha kichikroq. Ehtimol, buni aniqlab bera olasizmi?

Jerri Schirmer

Supero'tkazuvchilar material elektronlar erkin o'tishi mumkin bo'lgan materialdir.

Kuchlanish - bu zaryad birligi uchun elektr potentsial energiyasidagi farq - agar menda 10V manba bo'lsa va musbat terminaldan manfiy terminalga +1C zaryad bersam, men bu zaryadga 10J energiya o'tkazaman. Elektr generatori ikkita terminal o'rtasidagi potentsial farqni hosil qiladi (odatda doimiy kuchlanish yoki AC kuchlanish). Oddiy maishiy texnikada bu kuchlanish simga ulanadi va o'tkazuvchi simdagi elektronlar batareyadagi potentsial energiyaga o'tkaziladi.

Savolga: Elektronlar o'tkazgichda qaerdan keladi? Nega ular tugamaydi, chunki atomdagi elektronlar soni cheklangan? muallif tomonidan berilgan Aleksandr Vladislavovich eng yaxshi javob Metalllarning "erkin" elektronlari borligini bir necha marta eshitgan bo'lsangiz kerak. Shunday qilib, "erkin" elektronlar butunlay to'g'ri emas. Aslida, ular butunlay bepul emas. Keling, mis o'tkazgichni ko'rib chiqaylik, mis simli halqani aytaylik. Har bir mis atomi zaryadi (+29) va 29 elektron (har birining zaryadi (-1)) bo'lgan yadrodan iborat. Bu elektronlar bir xil emas, ular energiya darajalari bo'ylab taqsimlanadi. Misning elektron formulasi 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 4s1. 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 energiya sathlarida joylashgan elektronlar yadro tomonidan ancha mustahkam ushlab turiladi va ularning har biri o'zining "o'z" yadrosi yaqinida joylashgan, lekin 4s1 energiya darajasida joylashgan elektron juda zaif ushlab turiladi. Majoziy ma'noda aytganda, uni butunlay yirtib tashlash uchun emas, balki uni bir yadrodan boshqasiga o'tkazish uchun "zarba" qilish kifoya. O'sha boshqa yadro qo'shimcha elektronga ega bo'ladi, lekin u (yadro) qo'shimcha elektronni ushlab tura olmaydi va uni uchinchi, keyingi va hokazolarga o'tkazadi. Tashqi kuchlar bo'lmaganda elektronlarning bu ko'chishi xaotik, aniq yo'nalishsiz. Oxir-oqibat, bu qo'shimcha elektron biz "uchib ketgan" yadroga keladi. Shunday qilib, barcha atomlarning 4s1 energiya darajasida joylashgan elektronlar doimiy va juda oson bir atomdan ikkinchisiga o'tadi. Aynan shu ma'noda ular bepul deb ataladi.
Endi bir xil mis halqani ko'rib chiqing, uning bir qismi magnit maydonga joylashtirilgan va tashqi (mexanik) kuch ta'sirida unda magnit maydon chiziqlari bo'ylab harakatlanadi (halqaning bu qismi generatordir va qolgan qismlar simlar va iste'molchi, masalan, lampochka). Aslida, agar siz atom darajasiga tushsangiz, yadrolar va elektronlar qo'llaniladigan mexanik kuch ta'sirida harakatlanadi. Qonunga ko'ra, magnit maydonda harakatlanuvchi kim (fizikani butunlay unutganman) zaryadlarga umuman o'tkazgichning harakat yo'nalishiga perpendikulyar yo'naltirilgan kuch ta'sir qilganini eslay olmayman. Bu kuch 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d10 energiya sathlarida joylashgan yadrolarni (ular juda og'ir) va ular bilan bog'langan elektronlarni harakatga keltira olmaydi. Ammo u "erkin elektronlar" deb ataladigan (4s darajasida) o'tkazgich bo'ylab harakatlanishga majbur qiladi. Endi "erkin" elektronlarning harakati xaotik emas, balki qat'iy yo'naltirilgan. Birinchi atomdan elektron ikkinchiga, ikkinchidan uchinchiga, uchinchidan... va hokazo. Nihoyat, oxirgi atomdan elektron birinchisiga o'tadi (bizning o'tkazgichimiz halqaga o'ralganligini unutmang.
Shunday qilib, har bir mis atomi yana 29 ta elektronga ega, ammo 4s elektronlari o'zlariniki emas, balki qo'shnilaridandir. Keyingi daqiqada barcha "erkin" elektronlar bir xil yo'nalishda yana 1 pozitsiyaga siljiydi. O'zgaruvchan tok generatorlarining ishlashi shunday tashkil etilganki, taxminan aytganda, oqim bilan ramka doimiy magnit maydonda aylanadi (sanoatda 50 gerts chastotali). Shuning uchun, inqilobning birinchi yarmida o'tkazgich (ramkaning bir tomoni) magnitning shimoliy qutbi yaqinidagi kuch chiziqlarini kesib o'tadi va elektronlar bir yo'nalishda harakat qiladi. Ramka aylanishining ikkinchi yarmida ko'rib chiqilayotgan o'tkazgich magnitning janubiy qutbi yaqinidagi kuch chiziqlarini kesib o'tadi va elektronlar teskari yo'nalishda harakat qiladi va shunga o'xshash soniyada 50 marta. To'g'ri, aslida, o'tkazgich kesib o'tadigan magnit maydonning intensivligi doimiy emas, balki sinusoid bo'ylab o'zgarib turadi, ammo bu sodir bo'layotgan narsaning mohiyatini o'zgartirmaydi. Natijada o'zgaruvchan elektr toki paydo bo'ladi, ya'ni elektronlar aslida o'z yadrolaridan uzoqqa bormaydilar, balki belanchakda bo'lgani kabi, oldinga va orqaga "o'raladilar". Shunga o'xshash narsa. Katta rahmat, umrim davomida bu savol meni qiynab o'tdi.
Biroq, men Tesla transformatorlarining barcha turlari havoda elektr energiyasini qanday tarqatishini yoki bir xil chaqmoqni yoki havo ham bu "erkin" elektronlarni o'tkazishini tushunmadim, ammo bu holda ular manbaga qaytolmaydilar, chunki hech qanday sxema yo'q.
Umuman, men sizdan so'ramoqchiman yoki biror adabiyot tavsiya qila olasizmi?

dan javob Dr. Dik[guru]
shuning uchun ketganlar o'rniga boshqalar keladi. Oqim faqat yopiq zanjirda oqadi, esingizdami? Ya'ni elektronlar aylana bo'ylab aylanadi

dan javob Aleksandr Shevchenko[faol]
elektronlar hech qayerga yugurmaydi, o'z o'rnida qoladi, zanjir bo'ylab zaryadni bir-biriga o'tkazadi.

dan javob Pinochet[guru]
Bu elektronlar hech qaerga yugurmasin.
Agar sizga aytsam, elektron pochta nima ekanligini birorta ham olim aniq bilmaydi. hozirgi, keyin siz insoniyatga ishonchni yo'qotasiz.))
Faqat gipotezalar, ya'ni taxminlar mavjud, shuning uchun qandaydir tarzda hisob-kitob qilish mumkin.
Va siz o'zingiz bir nechta farazlarni o'ylab topishingiz mumkin.
Elektronlar hech qaerga yugurmaydi, ular kim uzoqroqqa uchishini bilish uchun bir-birlarini urishadi.
Bu bilyarddagi to'plarga o'xshaydi.
Va ular qachon yugurishlari kerak? -Tokning tezligi yorug'lik tezligiga teng. Ular shunchaki bir-birlariga to'lovni o'tkazishadi va bu hammasi.

dan javob Kartoshka ota[guru]
erkin elektronlar.
Ular tugamaydi, chunki elektr toki har doim yopiq doira jarayonidir. Agar biror narsa qolgan bo'lsa, biror narsa keldi.

dan javob Globus[guru]
"Elektronlarning zaryad o'tkazishi" iborasi nimani anglatishini bilmayman, lekin mening kamtarona tushunchamga ko'ra, bu shunday.
Kalitni aylantirganimizda, buzilish yorug'lik tezligida o'tkazgich orqali o'tadi. Siz stansiyadan ketayotgan yuk poyezdini ko‘rgandirsiz? Lokomotiv birinchi vagonni tortadi, u ikkinchisini tortadi va shuning uchun avtomatik bog'lovchining shovqini butun zanjir bo'ylab tarqaladi (va bu shovqinning tezligi ham lokomotiv, ham vagonlarning tezligidan ancha yuqori). Shunday qilib, bu erda - elektronlar ortiqcha tomon shoshiladi, qo'shnilar o'z o'rnida harakat qiladi va hokazo. Elektromagnit impuls o'tkazgich orqali yorug'lik tezligida o'tadi.
Yana shuni eslaylikki, oqim kuchi bu o'tkazgichning ma'lum bir kesimidan vaqt birligida o'tadigan zaryaddir. Alohida elektronning tezligi kichik bo'lishi mumkin - lekin u bu kesmani kesib o'tdi va shuning uchun oqimga o'z hissasini qo'shdi.
Supero'tkazuvchilarda juda ko'p erkin elektronlar mavjud: taxminan 10 ^ 23 (Avogadro doimiysi tartibida). Va bitta elektronning zaryadi taxminan 10^-19 C bo'lsa ham, barcha elektronlarning 0,01% harakatlana boshlashi uchun etarli - va o'tkazgich orqali 1A oqim o'tadi.
Bu doimiy oqim bilan. O'zgaruvchida hamma narsa oddiyroq - u erda elektronlar hech qanday joyga harakat qila olmaydi, lekin elektr maydonining davriy o'zgarishiga mos ravishda tebranadi.
Va nihoyat, pasayish haqida. Agar o'tkazgichda elektronlar kamroq bo'lsa, u musbat zaryadlanadi va oqim to'xtaydi yoki batareyaning minusidan elektronlarni jalb qila boshlaydi.

dan javob Gennadiy Karpov[guru]
Elektronlar ishlaydi va ishlaydi.
Va elektr maydoni ularni harakatga keltiradi.
Elektron zaryadga ega va elfield ta'sirida harakat qiladi.
Supero'tkazuvchilarda (metalllar, masalan, elektrolitlarda, yarim o'tkazgichlarda .... biroz boshqacha rasm) ularning tuzilishining o'ziga xos xususiyatlaridan kelib chiqqan holda, erkin elektronlar mavjud.
Ba'zilar qochib ketishadi, boshqalari esa o'z o'rniga boshqa ulangan o'tkazgichdan yugurib kelishadi (masalan, yoqilganda kalit). Ushbu o'tkazgich oqim manbaiga ulangan va manba ularni aylana bo'ylab harakatga keltiradi.
Bu doimiy oqim bilan sodir bo'ladi.
Agar oqim o'zgaruvchan bo'lsa (tarmoqdagi taxminan 50 Gts ni eslang), u holda ular soniyada 50 marta "bu tomonga" tebranadilar. Va ular deyarli joyida qoladilar.
Supero'tkazuvchilardagi elektr maydoni yorug'lik tezligida (elektr maydonining tarqalish tezligi) tez tarqaladi. Va elektronlarning o'zi ancha sekinroq harakat qiladi.

dan javob Evgeniy M.[guru]
Biror narsa aylana bo'ylab yursa, u hech qachon kamaymaydi.
Nega bunday oddiy fikr sizning boshingizga tushmadi? (Yoki o'qituvchingizmi?)
Jarayonning mexanizmi umuman muhim emas, tafsilotlar umuman muhim emas. Masalan, bitta aniq elektron butun o'tkazgich bo'ylab yopiq yo'l bo'ylab uchib, orqaga qaytishi yoki faqat qo'shni atomga uchib o'tishi va u erda chiqarilgan elektronning o'rnini egallashi muhim emas.
Asosiysi, to'g'ridan-to'g'ri oqim har doim faqat yopiq yo'l bo'ylab oqadi. Agar yo'l yopiq bo'lmasa, u holda oqim doimo to'xtaydi (elektronlar tugaydi).
Agar yo'l yopiq bo'lmasa, unda bunday tizimda faqat o'zgaruvchan tok mavjud bo'lishi mumkin. (Masalan, yo'lni kondensator buzishi mumkin.) O'zgaruvchan tok bilan elektronlar odatda hech qaerga uchib ketmaydi. Ular atomlariga yaqin joylashgan va faqat o'zgaruvchan tok chastotasida tebranish harakatlarini amalga oshiradilar.

dan javob Doktor[guru]
Supero'tkazuvchilarda elektronlar mavjud - ular atom yadrolari atrofidagi orbitallarda joylashgan. Ammo konduktorlarda ular bepul. Bu shuni anglatadiki, tashqi kuchlar ta'siri ostida ular to'siqsiz harakat qilishlari mumkin. . Ular o'z-o'zidan.
Elektr maydoni paydo bo'lganda, ular tartibli harakatlana boshlaydi.
Kirkhoff qonuniga ko'ra, oqimlarning yig'indisi nolga teng. Shuning uchun ular tugamaydi - ular hech qayerda isrof bo'lmaydilar - yopiq zanjirda aylana bo'ylab aylanib yuradilar.
Ikkinchidan, atomlarda orbitalar yo'q)
Orbitallar mavjud - elektronning joylashishi ehtimoli ko'proq bo'lgan nuqtalar to'plami. Siz bor atomining eski modelidan foydalanmoqdasiz.

dan javob MwenMas[guru]
Qisqasi, elektronlar o'tkazgichdan qochib ketmaydi. Ular doimo unda qoladilar va elektr maydonining ta'siri ostida yoki to'g'ridan-to'g'ri oqim bilan bir yo'nalishda yoki o'zgaruvchan tok bilan oldinga va orqaga harakat qilishadi. Tasavvur qiling-a, isitish tizimida nasos suvni boshqaradi, lekin u hech qaerga ketmaydi, kichikroq bo'lmaydi. Xuddi elektronlar bilan.

dan javob Oriy Semykin[guru]
Eynshteynning tirilishi biologlar va shifokorlar uchundir.
Bu erda fizikaga ehtiyoj yo'q, buni tushunish uchun faqat sog'lom fikr. Elektronlar yo'qolmaydi, faqat siljiydi. Aks holda, kontaktlarning zanglashiga olib keladigan qismi tezda musbat zaryadlangan bo'ladi. Neytral bo'lib qolganligi sababli, to'lov qoplanadi. Ularning elektron ekanligi aniq. Aslida, elektronlar oqim shaklida "oqmaydi", lekin elektromagnit to'lqin harakat qiladi. Buni tushunish qiyinroq bo'ladi.

dan javob Aleks[yangi]
Va aytilganlarning barchasiga, iste'molchining ishlashi davomida energiyaning bir qismi issiqlikka sarflanganligini hisobga olsak, yopiq konturda elektronlarning zaryadi (energiyasi) qanday yangilanadi?

dan javob Maksim olmos[guru]
Rezonans degan so'z bor...

dan javob Yergey[faol]
Ilm-fan ko'p hodisalarni elektron nazariya yordamida tushuntira olmaydi. К ним можно отнести проявление и исчезновение статического электричества, явление магнетизма, нейтральность проводника, проводимость и непроводимость веществами электрического тока, пьезоэлектрический эффект, присутствие электрического тока в разорванной цепи, отсутствие позитронов в рождении электрического тока и их присутствие в порождении электрического разряда, проявление частицами дуализма va boshqalar.

dan javob Yura Ejov[yangi]
Va kontaktlarning zanglashiga olib keladigan akkor lampochka bo'lsa. U energiyani yorug'lik va issiqlikda sarflaydi, shuning uchun elektronlar zaryadlangan va zaryadni lampochkaga o'tkazadi. Xo'sh, ular yangi to'lovni qaerdan olishadi? Magnit maydondanmi? Yoki ular aylanada o'zlarini tepishni davom ettirgani uchun
?

Vikipediyadagi bepul elektron modeli
haqida Vikipediya maqolasiga qarang Erkin elektron modeli

Har doim shunday: agar bog'bon yomg'irdan quvonsa, sayyoh bu nomaqbul yomg'irni la'natlaydi. Quyosh issiq porlayapti - va yana ba'zi odamlar o'zlarini yaxshi his qilishadi, boshqalari esa yo'q. Voy, dunyoda ideal yo‘q, hammani rozi qilish ham mumkin emas.

Neytron kashf etilishidan oldin fiziklar atom yadrosi proton va elektronlardan iborat deb o'ylashgan. Bu nazariyotchilarni qattiq xafa qildi - ularning hisob-kitoblari oxiriga yetmadi. Ammo yadrolarning radioaktiv beta parchalanishini o'rgangan tajribachilar butunlay xotirjam edi. Ular elektronlar qayerdan kelgani haqida tashvishlanishlari shart emas edi.

Neytronning paydo bo'lishi hamma narsani ostin-ustun qildi. Endi nazariyotchilar quvonishdi, chunki yadro tuzilishining neytron-proton modeli ularning barcha qiyinchiliklarini bartaraf etdi. Ammo radioaktivlikni o'rganish bilan shug'ullanadiganlarga bir qarashda quvonch so'ndi va so'ndi. Ular yagona, ammo nihoyatda qiyin savolga javob berishni talab qilishdi: yadrolarning beta-parchalanishi paytida elektronlar, agar ular bo'lmasa, qaerdan keladi?

Yadro tuzilishi haqidagi bunday ajoyib oddiy rasmdan yana voz kechib, bir qadam orqaga qaytish kerakmi? Haqiqatan ham, nihoyat aniq ufqlarni ko'rib, bir-biriga mos kelmaydigan tushunarsiz faktlarning qo'rqinchli tubsizligiga yana sho'ng'ish mumkinmi?

Muhim savol tug'iladi: elektronlar yadroda qaerdan keladi? - fiziklarni oldinga ulkan qadam tashlashga majbur qildi. Ehtimol, elektronlarning tan olinishi bilan qadamdan kam emas.

Yigirma uch asr muqaddam Demokrit atomlar olamiga bo‘linmaslik va o‘zgarmaslik xususiyatini bergan. 19-asrning eng oxirida fiziklar bu belgini atomlardan yirtib tashlashdi va hech ikkilanmasdan uni elementar zarrachalarga qo'llashdi! Fiziklar uchun materiyaning g'ishtlarini odatiy xotirjam va ishonchli yorliqsiz tasavvur qilish juda qiyin edi.

Kvant mexanikasi asoschisi V.Geyzenberg birinchi bo'lib yadro sirini yechdi. U yadrodagi neytron ba'zan proton va elektron va neytrinoga aylanishi mumkinligini taxmin qildi. Proton yadroda qoladi va qolgan "chiqib chiquvchi" zarralar uni tark etadi. Tashqi tomondan, bu transformatsiya radioaktiv beta parchalanishiga o'xshaydi.

Shunday qilib, elektronlar qaerdan keladi! Birinchi marta mikrodunyo tadqiqotchilari elementar zarrachalarning o'zaro konvertatsiya qilinishini aniqladilar.

Keyinchalik ma'lum bo'lishicha, neytron yadrodan tashqarida 12 daqiqadan ko'p bo'lmagan vaqt davomida yashaydi va proton, elektron va neytrinoga aylanadi. Erkin proton bilan bu kabi hech narsa sodir bo'lmaydi. Ammo radioaktiv yadroda energiya holati shundayki, hatto barqaror proton ham neytron, pozitron va neytrinoga aylanishi mumkin. Elementar zarracha - pozitron nomidan kelib chiqib, radioaktiv yadro hayotidagi bu hodisa pozitron parchalanishi deb atala boshlandi.

Bu yangi zarracha - pozitron nima?

Bu ham yangi, ham bizga anchadan beri tanish bo'lgandek. Bu elektronning aniq nusxasi, faqat elektr zaryadining teskari belgisi bilan. Yadrolarning pozitron parchalanishi haqida bir necha so'z kerak bo'lsa, bu haqda hech narsa aytilmaganga o'xshaydi.

Lekin yoq. Bu zarracha zarralar fizikasi tarixida alohida o'rin tutadi. Pozitronning kashf etilishi antizarralar olamiga eshik ochdi. Bu bizga materiyaning yana bir xususiyatini ko'rsatdi - uning vaznli shakldan energiya shakliga o'tish qobiliyati!

Hammasi 1931 yilda Kembrij universitetining yosh nazariy fizikasi Pol Dirak elektronning harakatini tavsiflovchi tenglamani qo'lga kiritgandan keyin boshlandi. Tez orada u bu tenglamaning ikkita yechimi borligini, ya'ni elektrondan tashqari yana bitta zarrachani tasvirlash uchun mos ekanligini aniqladi. Ma'lum bo'lishicha, bu zarracha elektronga mutlaqo o'xshash, ammo musbat elektr zaryadiga ega bo'lishi kerak.

O'sha paytda - va bu qirq yildan ko'proq vaqt oldin sodir bo'lgan - hech kim antizarralar haqida eshitmagan va fiziklarga ma'lum bo'lgan ijobiy zaryadga ega bo'lgan yagona zarra proton edi. Ammo proton katta massasi tufayli Dirak tenglamasining ikkinchi yechimiga javob bermadi.

Avvaliga bu faqat matematik qiziqish bo'lib tuyuldi. Ammo ikkinchi yechimni istisno qilishga bo'lgan barcha urinishlar hech narsaga olib kelmadi. Ikki narsadan biri: yo Dirakning nazariyasi noto'g'ri, yoki tabiatda musbat zaryadlangan elektron mavjud.

Dirakning bashorati shu qadar g'ayrioddiy ediki, hatto eng buyuk olimlar ham buni darhol qabul qilishmadi. Masalan, Landau atigi o'ttiz yil o'tgach, shunday dedi: "Kim Dirak bir necha yil ichida fan uchun bu xonada bo'lganlarning butun hayoti davomida qilganidan ko'ra ko'proq ish qilgan deb bahslasha oladi?"

Bir yil o'tgach, 1932 yilda kosmik nurlarda pozitron topildi. Bulutli kamerada ular faqat elektronga tegishli bo'lishi mumkin bo'lgan, ammo ijobiy zaryadga ega bo'lgan zarrachalar izlarini topdilar.

Bulut kamerasi yordamida kosmik nurlarni o'rganishda eksperimentchilar 1927 yilda sovet fizigi D. Skobeltsyn tomonidan taklif qilingan usuldan foydalanganlar. Elektromagnit qutblari orasiga bulutli kamera qo'yilgan. Bu nafaqat elementar zarrachaning izini ko'rish, balki uning magnit maydonidagi egriligi bo'yicha energiyani o'lchash va kameradan uchib o'tadigan mikrodunyo vakilining elektr zaryadining belgisini aniqlash imkonini berdi. Bulutli kamerada olingan fotosuratlarda elektron va pozitronning izlari qarama-qarshi yo'nalishda og'ishganligi aniq ko'rindi.

Tajriba nazariyani tasdiqladi. Yigirma sakkiz yoshli Pol Dirak Nobel mukofoti laureatlari ro'yxatiga qo'shildi.

Pozitron kashf etilgandan so'ng, savol tug'ildi: har bir elementar zarrachada "aksi aks ettirish" mavjud emasmi? Tajribachilar kosmik nurlarda antiprotonni izlay boshladilar. Elektron-pozitron juftligi go'yoki Dirakning nazariyasini tasdiqladi. Ammo yo'q, yo'q va tabiat tomonidan bu zarralar uchun maxsus qilingan istisno haqida fikr paydo bo'ldi.

“1955-yilda antiprotonni bashorat qilish va uning kuzatilishi o‘rtasidagi vaqt oralig‘i juda uzun edi, – dedi akademik Ya.Zeldovich, – ba’zi nazariyotchilarning asablari bunga dosh bera olmadi – so‘nggi yillarda nazariyani yaratishga urinishlar bo‘ldi. antiprotonlar."

Dirakning bashoratidan atigi chorak asr o'tgach, Emilio Segre va Ouen Chemberlen boshchiligidagi bir guruh amerikalik olimlar antiprotonni kashf etdilar. Va bir yil o'tgach, ular antineytronni topdilar.

Pozitron uchini ushlab, fiziklar avval sekin, keyin esa tezroq va tezroq to'rni antizarrachalar bilan tortib olishni boshladilar. Va endi hech kim har bir elementar zarraning o'z soyasiga - mos keladigan antizarraga ega ekanligiga shubha qilmaydi.

Bulut kamerasida pozitronlarning izlarini o'rganar ekan, fiziklar bir-biri bilan uchrashadigan elektron va pozitron o'zaro "yo'q bo'lib ketish" - yo'q qilishini darhol aniqladilar.

Tabiat uchun qo'rqadigan hech narsa yo'q edi - u hech narsani yo'qotmadi. Ikkala zarrachaning massasi boshqa turdagi materiyaga - energiyaga aylantirildi, uning miqdorini Albert Eynshteynning taniqli formulasi E = mc 2 yordamida osongina hisoblash mumkin.

"Zamonaviy fizikaning bu natijasi, - deb yozgan edi Nobel mukofoti laureati Maks Laue, - tabiatshunoslik taraqqiyoti olib kelgan barcha narsalarning eng hayratlanarlisidir".

Moddaning elementar g'ishtlari qanchalik g'alati bo'lib chiqdi! Hatto proton va elektron kabi barqaror zarralar ham o'zlarining antizarralari bilan birga "yo'qolishi" mumkin. Beixtiyor fikr paydo bo'ldi: qanday qilib bunday nozik materialdan yasalgan qadimiy qoyalar bizning davrimizga qadar saqlanib qolgan?

Ammo gap shundaki, elementar zarralar faqat radioaktiv yadrolarning o'ziga xos sharoitlarida va antizarralar bilan uchrashganda o'zgarishlarga tayyorligini ko'rsatadi. Biz uchun ochiq bo'lgan dunyo hududida radioaktiv yadrolarga qaraganda beqiyos barqaror yadrolar mavjud. Va bizni yo'q qilishdan qutqaradigan narsa - sezilarli miqdorda antizarralarning yo'qligi.

"Elektron" so'zi yunoncha ma'noni anglatadi "qahrabo".

Miletlik Fales (miloddan avvalgi 600 yil) amberni matoga qattiq surtishsa, u engil narsalarni o'ziga torta boshlashini payqagan. Uzoq vaqt davomida bu xususiyat faqat amberga ega ekanligiga ishonishgan. Biroq, xuddi shu narsa plastik va boshqa sintetik materiallardan tayyorlangan narsalar bilan sodir bo'ladi. Ushbu hodisani taroq va sochlar bilan osongina kuzatishingiz mumkin: taroqdan so'ng taroq sochlarni o'ziga jalb qila boshlaydi (va taralgan sochning o'zi, iltimos, bir-birini qaytara boshlaydi).

Ta'riflangan hodisalar hodisaga asoslanadi elektr energiyasi . Bu mikroskopik zarralarning zaryad bilan o'zaro ta'siridan iborat - ijobiy yoki salbiy. Zaryadlari bir xil zarralar itaradi, qarama-qarshi zaryadli zarralar esa tortadi. Elektronlar- Bular elektr zaryadiga ega bo'lgan eng kichik elementar zarralardir. Elektronlar nomini ingliz J. J. Stouni bergan. U zaryadning bo'linmas zarrasini shu tarzda chaqirishni taklif qildi.

Ma'lumki, barcha moddalar atomlardan - mikroskopik zarralardan iborat. Har bir atom, o'z navbatida, yadro va qobiqdan iborat. Yadro proton va neytronlardan hosil bo'ladi, lekin qobiq elektronlardan iborat va shuning uchun deyiladi. elektron bulut.

Faqat elektronlar emas, balki protonlar ham elektr zaryadiga ega (neytronlar, ularning nomidan ko'rinib turibdiki, elektr neytraldir). Atomda elektronlar yadroga tortiladi, chunki u protonlarning zaryadi tufayli musbat zaryadga ega, elektronlar esa manfiy zaryadga ega. Ammo, bu xususiyatlarga qaramay, elektronlar yadro bilan to'liq birlashmaydi, chunki ular doimiy harakatda. Va atomning o'zi butunlay elektr neytraldir, chunki atomda protonlar soni elektronlar soniga teng.

Metalllarda ba'zi elektronlar atomlar bilan bog'lanmaydi va erkin harakatlana oladi. Ushbu elektronlarning yo'naltirilgan harakati biz hayotimizni tasavvur qila olmaydigan hodisani keltirib chiqaradi - elektr toki. Shuning uchun metallar deyiladi o'tkazgichlar : ularning qo'lidan keladi o'tkazish elektr toki. Tok o'tkaza olmaydigan moddalar deyiladi izolyatorlar , yoki dielektriklar .

Keling, hikoyamizning boshiga qaytaylik va savolga javob beramiz: nega amber elektrlashtirilgan? Avvalo, faqat izolyatorlarni ishqalanish orqali elektrlashtirish mumkinligini unutmang. Ikki jism bir-biriga ishqalanganda, ba'zi elektronlar bir tanadan ikkinchisiga o'tadi. Natijada, jismlar qarama-qarshi zaryadlarni oladi. Faqat izolyatorlarni ishqalanish orqali elektrlashtirish mumkin, chunki faqat shu jismlarda bir jismdan ikkinchisiga o'tadigan elektronlar tugagan joyda qoladi. Ular o'tkazgichlarda erkin harakatlana boshlaydi.

Siz allaqachon taxmin qilganingizdek, bir-biriga ishqalangan bir juft jismning umumiy zaryadi nolga teng, ya'ni bunday suzuvchi elektr neytral.

Amber xuddi ebonit, shisha yoki mushuk mo'ynasi kabi ishqalanish orqali juda oson elektrlashtiriladi.

Bu savol karamga o'xshaydi, siz uni ochasiz va ochasiz, lekin "asosiy" dastani hali ham uzoqda. Savol bu sopi bilan bog'liq bo'lsa-da, siz hali ham barcha karamni engishga harakat qilishingiz kerak.

Eng yuzaki qarashda, oqimning tabiati oddiy ko'rinadi: oqim zaryadlangan zarralar harakatlanayotganda sodir bo'ladi. (Agar zarracha harakat qilmasa, u holda tok yo‘q, faqat elektr maydoni bor.) Tokning mohiyatini tushunishga harakat qilib, tok nimadan iboratligini bilmay, oqimga mos keladigan yo‘nalishni tanladilar. musbat zarrachalarning harakat yo'nalishi. Keyinchalik ma'lum bo'ldiki, manfiy zarralar teskari yo'nalishda harakat qilganda, aniq bir xil ta'sirga ega bo'lmagan oqim paydo bo'ladi. Bu simmetriya oqim tabiatining ajoyib xususiyatidir.

Zarrachalar qayerda harakatlanishiga qarab, oqimning tabiati ham farq qiladi. Hozirgi materialning o'zi boshqacha:

• Metalllarda erkin elektronlar mavjud;
• Metall va keramik supero'tkazgichlarda elektronlar ham mavjud;
• Suyuqliklarda - kimyoviy reaktsiyalar paytida yoki qo'llaniladigan elektr maydoni ta'sirida hosil bo'lgan ionlar;
• Gazlarda yana ionlar, shuningdek elektronlar mavjud;
• Ammo yarimo'tkazgichlarda elektronlar erkin emas va "rele poygasi" da harakatlanishi mumkin. Bular. Bu elektron emas, balki u mavjud bo'lmagan joy - "teshik" harakatlanishi mumkin. Ushbu turdagi o'tkazuvchanlik teshik o'tkazuvchanligi deb ataladi. Turli xil yarimo'tkazgichlarning birlashmalarida bunday oqimning tabiati bizning barcha radioelektronikamizga imkon beradigan effektlarni keltirib chiqaradi.

Oqim ikki ko'rsatkichga ega: oqim kuchi va oqim zichligi. Zaryadlar oqimi va, masalan, shlangdagi suv oqimi o'rtasidagi o'xshashliklardan ko'ra ko'proq farqlar mavjud. Ammo oqimning bunday ko'rinishi ikkinchisining mohiyatini tushunish uchun juda samarali. Supero'tkazuvchilardagi oqim zarrachalar tezligining vektor maydonidir (agar ular bir xil zaryadga ega zarralar bo'lsa). Ammo biz oqimni tasvirlashda odatda bu tafsilotlarni hisobga olmaymiz. Biz bu oqimni o'rtacha hisoblaymiz.

Agar biz faqat bitta zarrachani (tabiiy zaryadlangan va harakatlanuvchi) olsak, u holda ma'lum bir vaqtning o'zida zaryad va oniy tezlik mahsulotiga teng bo'lgan oqim aynan shu zarracha joylashgan joyda mavjud bo'ladi. Ivasi duetining "Pivo vaqti keldi" qo'shig'ida qanday bo'lganini eslang: "...agar iqlim qiyin bo'lsa va astral dushman bo'lsa, poezd ketib, barcha relslar TO'LIB olinsa ... ” :)

Va endi biz boshida aytib o'tgan o'sha dastaga keldik. Nima uchun zarrachada zaryad bor (harakat bilan hamma narsa aniq ko'rinadi, lekin zaryad nima)? Zaryadni olib yuradigan eng asosiy zarralar (endi aniq:) bo'linmas ko'rinadi) elektronlar, pozitronlar (antielektronlar) va kvarklardir. Qamoqqa olinganligi sababli individual kvarkni tortib olish va o'rganish mumkin emas; elektron bilan bu osonroq ko'rinadi, ammo bu hali ham unchalik aniq emas. Hozirgi vaqtda oqim kvantlanganligi aniq: elektronning zaryadidan kichikroq zaryadlar kuzatilmaydi (kvarklar faqat umumiy zaryadi bir xil yoki nolga teng bo'lgan adronlar shaklida kuzatiladi). Zaryadlangan zarrachadan alohida elektr maydoni faqat elektromagnit to'lqin kabi magnit maydon bilan birgalikda mavjud bo'lishi mumkin, uning kvanti fotondir. Ehtimol, elektr zaryadining tabiatining ba'zi talqinlari kvant fizikasi sohasida yotadi. Masalan, u tomonidan bashorat qilingan va nisbatan yaqinda kashf etilgan Xiggs maydoni (agar bozon bo'lsa, maydon mavjud bo'lsa) bir qator zarralarning massasini tushuntiradi va massa zarrachaning tortishish maydoniga qanday munosabatda bo'lishini o'lchovidir. Ehtimol, zaryad bilan, elektr maydoniga javob o'lchovi sifatida, shunga o'xshash voqea oshkor bo'ladi. Nima uchun massa bor va nima uchun zaryad bor - bu biroz bog'liq savollar.

Elektr tokining tabiati haqida ko'p narsa ma'lum, lekin eng muhimi hali ma'lum emas.