Was ist ein Elektron?

Was ist ein Elektron? Einfach ausgedrückt ist ein Elektron ein subatomares Teilchen, das eine negative elektrische Ladung trägt. Es sind keine Komponenten bekannt, daher wird angenommen, dass es sich um ein Elementarteilchen (Grundbaustein des Universums) handelt. Die Masse eines Elektrons beträgt 1/1836 seines Protons. Elektronen haben ein Antiteilchen, das Positron genannt wird. Positronen sind mit Elektronen identisch, außer dass alle ihre Eigenschaften genau das Gegenteil sind. Wenn Elektronen und Positronen kollidieren, können sie zerstört werden und erzeugen ein Paar (oder mehr) von Gammastrahlenphotonen. Elektronen haben gravitative, elektromagnetische und schwache Wechselwirkungen.

1913 postulierte Niels Bohr, dass Elektronen sich in quantisierten Energiezuständen befinden, wobei die Energie durch den Spin (Winkelimpuls) der Bahnen des Elektrons bestimmt wird und dass sich die Elektronen durch die Emission oder Absorption von Photonen zwischen diesen Bahnen bewegen können. Diese Bahnen erklärten die Spektrallinien des Wasserstoffatoms. Das Bohr-Modell konnte die relativen Intensitäten der Spektrallinien nicht berücksichtigen und es gelang nicht, die Spektren komplexerer Atome zu erklären. Gilbert Lewis schlug 1916 vor, dass eine „kovalente Bindung“ zwischen zwei Atomen durch ein Paar gemeinsamer Elektronen aufrechterhalten wird. 1919 verbesserte Irving Langmuir das statische Modell von Lewis und schlug vor, dass alle Elektronen in aufeinanderfolgenden „konzentrischen (fast) kugelförmigen Schalen, alle von gleicher Dicke“ verteilt seien. Die Schalen wurden in eine Anzahl von Zellen unterteilt, die ein Elektronenpaar enthielten. Dieses Modell konnte die chemischen Eigenschaften aller Elemente des Periodensystems qualitativ erklären.

Die invariante Masse eines Elektrons beträgt 9.109×10^-31oder 5,489×10^-4des atomare Masseneinheit . Nach Einsteins Prinzip der Masse-Energie-Äquivalenz entspricht diese Masse einer Ruheenergie von 0,511 MeV. Elektronen haben eine elektrische Ladung von -1.602×10coulomb. Dies ist eine Standardladungseinheit für subatomare Teilchen. Die Elektronenladung ist identisch mit der Ladung eines Protons. Zusätzlich zum Spin besitzt das Elektron ein intrinsisches magnetisches Moment entlang seiner Spinachse. Es entspricht ungefähr einem Bohrschen Magneton. Die Ausrichtung des Spins in Bezug auf den Impuls des Elektrons definiert die Eigenschaft von Elementarteilchen, die als Helizität bezeichnet wird. Die Beobachtung eines einzelnen Elektrons zeigt, dass die Obergrenze des Teilchenradius 10 . beträgt^-22Meter. Einige Elementarteilchen zerfallen in weniger massive Teilchen. Ein Elektron gilt jedoch als stabil, da es das am wenigsten massereiche Teilchen mit einer elektrischen Ladung ungleich null ist.

Zu verstehen, was ein Elektron ist, bedeutet, die Grundbausteine ​​des Universums zu verstehen. Ein sehr elementares Verständnis, aber ein Baustein für großes wissenschaftliches Denken.

Wir haben viele Artikel über das Elektron für Universe Today geschrieben. Hier ist ein Artikel über die Elektronenwolkenmodell , und hier ist ein Artikel über die Ladung des Elektrons .

Weitere Informationen zum Electron finden Sie im Geschichte der Elektronenseite , und hier ist ein Link zum Artikel über Killerelektronen .

Wir haben auch eine ganze Episode von Astronomy Cast rund um die Zusammensetzung des Atoms aufgenommen. Hör zu, Folge 164: Im Inneren des Atoms .