Elektron
Özellikleri > Etkileşim

Bir elektronun ürettiği elektrik alanı, pozitif yüklü parçacıklara çekme, negatif yüklü parçacıklara ise itme kuvveti uygular. Bu kuvvetin gücünün büyüklüğü Coulomb kanunuyla saptanır. Elektronlar, hareket hâlindeyken manyetik alan oluştururlar. Manyetik alan ile elektronların kütle hareketleri (akım) arasındaki ilişki Ampère kanunu ile açıklanır. İndüksiyonun bu özelliği, bir elektrik motorunu harekete geçiren manyetik alanı sağlar. Rastgele hareket eden yüklü bir parçacığın elektromanyetik alanı, parçacığın hızı ışığınkine (göreli) yakın olduğunda dahi geçerli olan Liénard-Wiechert potansiyelleriyle açıklanır.
Manyetik bir alana doğru hareket eden bir elektron, hızı ile manyetik alana bağlı olan ve düzleme dik etki eden Lorentz kuvvetine maruz kalır. Bu merkezcil kuvvet nedeniyle elektron, eylemsizlik yarıçapı denilen bir yarıçapa sahip alana doğru sarmal bir yörünge izler. Bu eğimli hareketin ivmesi elektronun sinkrotron radyasyonu biçiminde enerji yaymasına yol açar. Elektronun alanının, kendisi üzerindeki karşı tepkiden kaynaklanan Abraham-Lorentz-Dirac kuvveti olarak bilinen sürtünme kuvveti ise, elektronu yavaşlatır.
Fotonlar, parçacıklar arasındaki etkileşimi sağlarlar. Sabit bir hızda izole edilmiş bir elektronun, enerji ve momentumun korunumu kanunlarını ihlal etmiş olacağından gerçek bir fotonu emmesi ya da yayması mümkün değildir. Bunun yerine sanal fotonlar, iki yüklü parçacık arasında momentum aktarımı yapabilirler. Sanal fotonların bu değişimi Coulomb kuvvetini üretir. Hareket eden bir elektronun, proton gibi yüklü bir parçacık tarafından saptırılmasıyla enerji salınımı gerçekleşebilir. Elektronun ivmelenmesi, Bremsstrahlung radyasyonunun salınımı ile sonuçlanır.
Bir foton ile serbest bir elektron arasında yaşanan esnek olmayan çarpışmaya Compton saçılması denir. Bu çarpışma ile parçacıklar arasında momentum ve enerji aktarımı yaşanarak fotonun dalga boyu, Compton kayması olarak adlandırılan miktar kadar değişir. Bu dalga boyu değişiminin en büyük değeri, Compton dalga boyu olarak bilenen h/mec formülüyle tanımlanır ve elektronlar için bu değer yaklaşık 2,43×10-12 m kadardır. Işığın dalga boyu uzadıkça (örneğin görülebilen ışığın dalga boyu 0,4-0,7 μm'dir) dalga boyu kayması daha ihmal edilebilir hâle gelir. Işık ile serbest elektronlar arasındaki bu ilişki, Thomson saçılması olarak adlandırılır.
Elektron ve proton gibi iki yüklü parçacık arasındaki elektromanyetik etkileşimin göreli gücü, ince yapı sabiti ile verilir. Bu değer, bir Compton dalga boyunun ayrımındaki çekmenin ya da itmenin elektrostatik enerjisinin, yükün geri kalan enerjisine oranı ile elde edilen boyutsuz bir niceliktir. α ≈ 7,297353×10-3 şeklindeki bu değer yaklaşık olarak 1/137'e eşittir.
Elektronlar ile pozitronlar çarpıştığında, toplam enerjisi 1,022 MeV olan iki ya da daha fazla gama ışını fotonu ortaya çıkararak birbirlerini yok ederler. Elektron ve pozitronun ihmal edilebilecek derecede bir momentuma sahip olmaları durumunda, annihilasyon tamamlanmadan önce bir pozitronyum atomu da oluşabilir. Diğer yandan yüksek enerji bir foton, çift üretimi denilen süreç sonrasında, yalnızca bir atom çekirdeği gibi yakındaki bir yüklü parçacığın varlığında birer elektron ve pozitrona dönüşebilir.
Elektrozayıf etkileşim teorisine göre, elektronun dalga fonksiyonun sola dönen bileşeni ile elektron nötrino bir zayıf izospin çifti meydana getirir ve bu, zayıf etkileşimler süresince elektron nötrinolarının elektron gibi davrandıkları anlamına gelir. Bu çiftin herhangi bir üyesi, bir W bozonu yayarak ya da emerek bir yüklü akım etkileşimine maruz kalabilir ve çiftin diğer üyesine dönüşebilir. Bir yük taşıyan W bozonunun dönüşüm sırasında net yükü sıfırlaması nedeniyle bu reaksiyon boyunca yük korunur. Yüklü akım etkileşimleri, radyoaktif bir atomdaki beta bozunmasından sorumludur. Hem elektron ve hem de elektron nötrinosu, Z0 değişimi sayesinde nötr akım etkileşimine maruz kalmakta ve bu sayede nötrino-elektron esnek saçılması ortaya çıkar.