Elektrón: Rozdiel medzi revíziami

Smazaný obsah Přidaný obsah
TeslaBot (diskusia | príspevky)
d +portály Fyzika, Chémia
Stagnacia (diskusia | príspevky)
Riadok 21:
 
== Vlastnosti a správanie ==
Elektróny majú negatívny [[elektrický náboj]] veľkosti −1,6022 &nbsp;× &nbsp;10<sup>−19</sup> &nbsp;[[coulomb]]ov, hmotnosť [[1 E-31 kg|9,11&nbsp;×&nbsp;10<sup>−31</sup>&nbsp;kg]] založenú na náboj/hmotnosť experimentoch a [[relativistický|relativistickú]] [[pokojová hmotnosť|pokojovú hmotnosť]] okolo 0,511 &nbsp;[[MeV]]/[[Speed of light|c]]<sup>2</sup>. Hmotnosť elektrónu je približne <sup>1</sup>/<sub>1836</sub> hmotnosti [[protón]]u. Bežný symbol pre elektrón je '''e<sup>−</sup>'''.<ref>[http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me]</ref>.
 
Podľa teórie [[kvantová mechanika|kvantovej mechaniky]] sa dajú elektróny reprezentovať [[vlnová funkcia|vlnovými funkciami]], z ktorých sa dá vypočítať pravdepodobnostná [[elektrónová hustota]]. [[Atómový orbital|Orbital]] každého elektrónu môžeme popísať vlnovou funkciou. Na základe [[Princíp neurčitosti|Heisenbergovho princípu neurčitosti]] sa nedá presne určiť naraz aktuálnu [[rýchlosť]] a poloha elektrónu. Toto obmedzenie nám teda hovorí, že čím presnejšie poznáme polohu častice, tým sú naše poznatky o jej rýchlosti menej presné a naopak.
Riadok 29:
Elektróny v atóme sú v ňom '''viazané'''; o elektrónoch, ktoré sa voľne pohybujú vo vákuu, vesmíre alebo v určitom médiu, hovoríme ako '''voľných''' a dajú sa sústrediť do [[elektrónový lúč|elektrónového lúča]]. Pri pohybe elektrónov vzniká [[tok]] náboja, ktorý nazývame [[elektrický prúd]]. Skutočná rýchlosť elektrónov v kovových kábloch je rádu niekoľkých mm za hodinu, hoci [[rýchlosť šírenia|rýchlosť, za ktorú prúd na jednom konci kábla spôsobí prúd na druhom konci]] je zvyčajne 75% rýchlosti svetla.
 
V niektorých [[supravodič]]och sa páry elektrónov pohybujú ako [[Cooperov pár|Cooperove páry]], ktorých pohyb je zviazaný s hmotou okolo cez vibrácie mriežky nazývané [[fonón]]y. Vzdialenosť medzi Cooperovými pármi je približne 100 &nbsp;nm. (Rohlf, J.W.)
 
Teleso má [[elektrický náboj]], keď má viac alebo menej elektrónov, ako počet, ktorý je potrebný na vyváženie kladného náboja jadra. O telese s prebytkom elektrónov hovoríme, že je záporne nabité. V opačnom prípade, keď elektrónov je menej ako protónov, hovoríme, že teleso je kladne nabité. Keď je počet elektrónov a protónov rovnaký, teleso nazývame elektricky (elektro-) neutrálny. [[Makroskopický|Makroskopické]] teleso sa môže nabiť trením ([[triboelektrický efekt]]).
Riadok 37:
Elektrón v súčasnosti popisujeme ako [[základná časti|základnú časticu]], čo znamená, že nemá žiadnu podštruktúru (prinajmenšom ju zatiaľ žiadne experimenty nepotvrdili). Často sa preto o ňom uvažuje ako bodovom náboji bez priestorových rozmerov.
 
[[Klasický elektrónový polomer]] je 2,8179 &nbsp;× &nbsp;10<sup>−15</sup> [[meter|m]]. Tento polomer je odvodený z elektrického náboja použitím čistej [[klasický elektromagnetizmus|klasickej]] teórie [[elektrodynamika|elektrodynamiky]], ignorujúc [[kvantová mechanika|kvantovú mechaniku]]. Klasická elektrodynamika ([[James Clerk Maxwell|Maxwellova]] elektrodynamika) je starší koncept, ktorý sa bežne používa pri praktických aplikáciach elektromagnetizmu, v technike a polovodičovej fyzike; [[kvantová elektrodynamika]] je naopak užitočná v modernej časticovej fyzike a pri niektorých aspektoch optickej, laserovej a kvantovej fyzike.
 
Podľa súčasnej teórie, rýchlosť elektrónu sa môže priblížiť, ale nikdy nemôže dosiahnuť ''c'' ([[rýchlosť svetla]] vo vákuu). Toto obmedzenie je dané Einsteinovou teóriou [[špeciálna relativita|špeciálnej relativity]], ktorá definuje rýchlosť svetla ako univerzálnu konštantu vo všetkých referenčných sústavách. Ale, keď [[relativistický|relativistické]] elektróny sú vnesené do [[nevodič|nevodivého]] média, akým je napríklad voda, kde lokálna rýchlosť svetla je oveľa menšia ako ''c'', elektróny naberú (dočasne) vyššiu rýchlosť ako svetlo. Počas interakcie s médiom produkujú slabé modrasté svetlo, tzv. [[Čerenkovovo žiarenie]].
Riadok 45:
:<math>\gamma = 1 / \sqrt{1 - (v^2/c^2)}</math>
 
Energia potrebná na zrýchlenie častice je (γ &nbsp; &nbsp;1) krát pokojová hmotnosť. Napríklad [[Urýchľovač častíc|lineárny akcelerátor]] vo [[Stanford]]e dokáže urýchliť elektrón na približne 51 GeV, čo dáva γ 100 000, keďže pokojová hmotnosť elektrónu je 0,51 MeV/c² (relativistická hmotnosť tohto elektrónu je 100 &nbsp;000-krát väčšia ako jeho pokojová hmotnosť). Vyriešením rovnice vyššie na rýchlosť elektrónu (a použitím aproximácie pre veľké γ) dá
 
:<math>v = \left(1-\frac {1} {2} \gamma ^{-2}\right)c = 0,999\,999\,999\,95\,c.</math>
==== Fine-tuned universe ====
{{Hlavný článok|Fine-tuned universe}}
Je zaraďovaný medzi desať najväčších nevyriešených problémov fyziky.<ref>Dmitry Podolsky. Top ten open problems in physics. 2009 http://www.nonequilibrium.net/225-top-ten-open-problems-physics/ </ref> Vychádza z pozorovania, že náš vesmír má tak nastavené rôzne univerzálne fyzikálne podmienky, že umožňujú vznik štruktúr hmoty existenciu zložitého života v ňom. Navyše tieto ležia vo veľmi úzko vymedzenom pásme z množstva možností, a ak by sa zmenili len o zanedbateľné zlomky percent, tak by vesmír neumožnil vznik a vývoj hmoty, astronomických štruktúr a života, ako ich dnes chápeme.Známy vedec a popularizátor vedy Jiří Grygar zase píše:&nbsp;„Podíváme-li se do tabulek elementárních částic, zjistíme, že hmotnost protonu je přibližně&nbsp; o 1 promile menší než hmotnost neutronu. Kdyby však tento rozdíl byl pouze třikrát menší, nemohly by se neutrony spontánně měnit na protony, takže většina jaderných přeměn prvků by se neuskutečnila. Kdyby byl naopak neutron třeba jen o 1 promile méně hmotný než proton, rozpadly by se protony na neutrony a ve vesmíru by nevznikla vůbec žádná atomová jádra!“<ref> Grygar, J.: Vesmír jaký je. Mladá fronta. 1997</ref>[[Stephen Hawking]] k tomu poznamenal: „zákony vedy ako ich poznáme v súčasnosti obsahujú mnoho základných čísel, ako napríklad veľkosť [[elektrický náboj|elektrického náboja]] [[elektrón]]u a pomer hmotností [[protón]]u a [[elektrón]]u...Pozoruhodný fakt je, že hodnoty týchto čísel sú veľmi dobre upravené tak, aby umožnili vývoj života.“<ref>Stephen Hawking: ''Stručná história času.'' 1991</ref>
Medzi najdiskutovanejšie a najskúmanejšie nastavenia patrí sila základných fyzikálnych interakcií a hmotnosť [[elementárna častica|elementárnych častíc]]. Fyzici tvrdia, že tieto parametre štandardného modelu zostávajú ako jedny z najlepšie pochopených a najpôsobivejších prípadov „jemne vyladeného vesmíru“.<ref> Barnes. L.A.: The Fine-Tuning of the Universe for Intelligent Life. 2011.http://arxiv.org/pdf/1112.4647v1 [2]</ref>
 
== Referencie ==