Ηλεκτρόνιο

Το ηλεκτρόνιο είναι ένα από τα θεμελιώδη υποατομικά σωματίδια της ύλης, το οποίο φέρει αρνητικό ηλεκτρικό φορτίο. Είναι λεπτόνιο με σπιν 1/2 και μάζα 1,836 × 103 φορές μικρότερη από το πρωτόνιο. Τα ηλεκτρόνια μαζί με τους ατομικούς πυρήνες σχηματίζουν τα άτομα. Τα ηλεκτρόνια μπορεί να θεωρηθεί πως περιστρέφονται ταχύτατα γύρω από τον πυρήνα των ατόμων σε συγκεκριμένες, ομοεστιακές και μη συμπίπτουσες ενεργειακές τροχιές, τις στιβάδες, όπως περιστρέφονται οι πλανήτες σε ένα ηλιακό σύστημα. Ο εκάστοτε αριθμός και η διάταξη των ηλεκτρονίων στις ατομικές ενεργειακές στιβάδες καθορίζουν τις χημικές ιδιότητες των στοιχείων, ενώ η παγίδευσή τους σε τροχιές γύρω από πυρήνες και γειτονικών ατόμων, σε επιτρεπόμενες στιβάδες, δημιουργεί τους χημικούς δεσμούς. Σήμερα δεν θεωρείται πως τα ηλεκτρόνια περιφέρονται πραγματικά στις τροχιές που καθορίζουν ενεργειακά οι στιβάδες αλλά πως βρίσκονται σε θέσεις που δεν είναι δυνατό να είναι απόλυτα γνωστές και έχουν σχήμα νέφους πιθανοτήτων. Ακόμα και στην περίπτωση που έχουμε ένα ηλεκτρόνιο γύρω από ένα πρωτόνιο, (δηλαδή σε ένα άτομο υδρογόνου), το ηλεκτρόνιο περιγράφεται ως ένα νέφος πιθανοτήτων γύρω από τον πυρήνα που είναι πιο πυκνό κοντά στην απόσταση της στιβάδας που του αναλογεί ενεργειακά. Η ροή ηλεκτρονίων μέσω αγωγού δημιουργεί το ηλεκτρικό ρεύμα.

 Το ηλεκτρόνιο έχει το μικρότερο, ελεύθερο στην φύση, γνωστό ηλεκτρικό φορτίο: 2,803 × 10 −10 ηλεκτροστατικές μονάδες, ή 1,602 × 10−19 κουλόμπ. Η μάζα του είναι 9,1094 × 10−31 χιλιόγραμμα. Αν το ηλεκτρόνιο θεωρηθεί σφαίρα η λεγόμενη κλασικιστική ακτίνα του σύμφωνα με την σχετικιστική φυσική και αγνοώντας τις κβαντομηχανικές επιδράσεις ισούται με 10 − 15 m {\displaystyle 10^{-15}m} , αν και πειράματα της κβαντομηχανικής έδειξαν ότι η πραγματική ενδεχόμενη ακτίνα του αν θεωρηθεί μπάλα είναι πολύ μικρότερη, της τάξης μεγέθους των 10 − 22 m {\displaystyle 10^{-22}m} . Ο όρος «ηλεκτρόνιο» χρησιμοποιήθηκε για πρώτη φορά το 1891 από τον Τζορτζ Τζονστόουν Στόνι, ο οποίος τον παρήγαγε από τον όρο «ηλεκτρική δύναμη» που είχε ορίσει περίπου 300 χρόνια πριν ο Γουίλιαμ Γκίλμπερτ. Ο Γκίλμπερτ μελέτησε τον στατικό ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ήλεκτρο, απ' όπου και όρισε τη σχετική δύναμη. Το ηλεκτρόνιο ανακαλύφθηκε πειραματικά το 1894 από τον Τζόζεφ Τζον Τόμσον στο εργαστήριο Κάβεντις του Κέμπριτζ, μετρώντας το λόγο φορτίου/μάζας του ηλεκτρονίου. Τα αποτελέσματα της έρευνάς του παρουσιάστηκαν για πρώτη φορά στο Βασιλικό Ινστιτούτο της Μεγάλης Βρετανίας την Παρασκευή 30 Απριλίου του 1897. Για την ανακάλυψή του αυτή, ο Τόμσον βραβεύτηκε με το Νόμπελ Φυσικής το 1906. Το 1909, ο Ρόμπερτ Μίλικαν μέτρησε το φορτίο του ηλεκτρονίου με το πείραμα των σταγονιδίων λαδιού και έδειξε ότι το ηλεκτρικό φορτίο είναι κβαντωμένο, δηλαδή εμφανίζεται στη φύση σε διακριτές ποσότητες. Ελεύθερα ηλεκτρόνια Ηλεκτρικό ρεύμα Ποζιτρόνιο «The Discovery of the Electron». Center for History of Physics. American Institute of Physics. Αρχειοθετήθηκε από το πρωτότυπο στις 16 Μαρτίου 2008. Ανακτήθηκε στις 16 Φεβρουαρίου 2022. «Particle Data Group». University of California. Bock, R.K.· Vasilescu, A. (1998). The Particle Detector BriefBook (14th έκδοση). Springer. ISBN 978-3-540-64120-9. Copeland, Ed. «Spherical Electron». Sixty Symbols. Brady Haran for the University of Nottingham.