Elektrón: Rozdiel medzi revíziami

Odobraných 2 265 bajtov ,  pred 1 rokom
chýba zhrnutie úprav
Značka: odstránenie referencie
 
== 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.
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]]).
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]].
:<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: „''Ak sa pozrieme do tabuliek elementárnych častíc, zistíme, že hmotnosť [[protón]]u je približne o 1 promile menšia než hmotnosť [[neutrón]]u. Keby však tento rozdiel bol len trikrát menší, nemohli by sa neutróny spontánne meniť na protóny, takže väčšina jadrových premien prvkov by sa neuskutočnila. Keby bol naopak neutrón napr. len o 1 promile menej hmotný ako protón, rozpadli by sa protóny na neutróny a vo vesmíre by nevznikli vôbec žiadne atómové jadrá!''“<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]] elektrónu a pomer hmotností [[protón]]u a elektrónu... 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</ref>
 
== Referencie ==