БСЭ БСЭ - Большая Советская Энциклопедия (ЭЛ)

Электро'н(символ е - , e), первая элементарная частица, открытая в физике; материальный носитель наименьшей массы и наименьшего электрического заряда в природе. Э. — составная часть атомов; их число в нейтральном атоме равно атомному номеру, т. е. числу протонов в ядре.

Современные значения заряда (e) и массы ( me ) Э . равны:

e = — 4,803242(14)×10 -10ед. СГСЭ = — 1,6021892(46)×10 -19 кулон,

m e= 0,9109534(47)×10 -27 г = 0,5110034(14) Мэв/с 2 ,

где с — скорость света в вакууме (в скобках после числовых значений величин указаны средние квадратичные ошибки в последних значащих цифрах). Спин Э . равен 1/ 2(в единицах Планка постоянной ) , и, следовательно, Э. подчиняются Ферми — Дирака статистике. Магнитный момент Э. — m = 1,0011596567(35) m 0, где m 0— магнетон Бора. Э. — стабильная частица и относится к классу лептонов.

Установление существования Э. было подготовлено трудами многих выдающихся исследователей; в 1897 Э. был открыт Дж. Дж. Томсоном. Название «Э.» [первоначально предложенное английским учёным Дж. Стони (1891) для заряда одновалентного иона] происходит от греческого слова élektron, что означает янтарь. Электрический заряд Э. условились считать отрицательным в соответствии с более ранним соглашением называть отрицательным заряд наэлектризованного янтаря (см. Электрический заряд ) . Античастица Э. — позитрон (e +) открыта в 1932.

Э. участвует в электромагнитных, слабых и гравитационных взаимодействиях и проявляет многообразие свойств в зависимости от типа взаимодействий. В классической электродинамике Э. ведёт себя как частица, движение которой подчиняется Лоренца — Максвелла уравнениям. Понятие «размер Э.» не удаётся сформулировать непротиворечиво, хотя величину r 0= е 2/ т е с 2~10 -13 см принято называть классическим радиусом Э. Причину этих затруднений удалось понять в рамках квантовой механики. Согласно гипотезе де Бройля (1924), Э. (как и все другие материальные микрообъекты) обладает не только корпускулярными, но и волновыми свойствами (см. Корпускулярно-волновой дуализм, Волны де Бройля ) . Де-бройлевская длина волны Э. равна , где u — скорость движения Э. В соответствии с этим Э., подобно свету, могут испытывать интерференцию и дифракцию. Волновые свойства Э. были экспериментально обнаружены в 1927 американскими физиками К. Дэвиссоном и Л. Джермером и независимо английским физиком Дж. П. Томсоном (см. Дифракция частиц ).

Движение Э. подчиняется уравнениям квантовой механики: Шрёдингера уравнению для нерелятивистских явлений и Дирака уравнению— для релятивистских. Опираясь на эти уравнения, можно показать, что все оптические, электрические, магнитные, химические и механические свойства веществ объясняются особенностями движения Э. в атомах. Наличие спина существенным образом влияет на характер движения Э. в атоме. В частности, только учёт спина Э. в рамках квантовой механики позволил объяснить периодическую систему элементов Д. И. Менделеева, а также природу химической связи атомов в молекулах.

Э. — член единого обширного семейства элементарных частиц, и ему в полной мере присуще одно из основных свойств элементарных частиц — их взаимопревращаемость. Э. может рождаться в различных реакциях, самыми известными из которых являются распад отрицательно заряженного мюона (m -) на электрон, электронное антинейтрино ( ) и мюонное нейтрино (n m):

,

а также бета-распад нейтрона на протон, электрон и электронное антинейтрино:

.

Последняя реакция является источником b-лучей при радиоактивном распаде ядер. Оба процесса — частные случаи слабых взаимодействий. Примером электромагнитных процессов, в происходят превращения Э., может служить аннигиляция электрона и позитрона на два g-кванта

e -+ e +® 2g.

С 60-х гг. интенсивно изучаются процессы рождения сильно взаимодействующих частиц (адронов) при столкновении электронов с позитронами, например рождение пары пи-мезонов:

e -+ е +® p -+ p + .

В конце 1974 в аналогичной реакции открыта новая элементарная частица, т. н. J //y-частица (см. Резонансы, Элементарные частицы ) .

Релятивистская квантовая теория Э. ( квантовая электродинамика ) — самая разработанная область квантовой теории поля, в которой достигнуто удивительное согласие с экспериментом. Так, вычисленное значение магнитного момента Э.

(где a » 1/137,036 — тонкой структуры постоянная ) с огромной точностью совпадает с его экспериментальным значением. Однако теорию Э. нельзя считать законченной, поскольку ей присущи внутренние логические противоречия (см. Квантовая теория поля ) .

Лит.: Милликен P., Электроны (+ и —), протоны, фотоны, нейтроны и космические лучи, пер. с англ., М. — Л., 1939; Андерсон Д., Открытие электрона, пер. с англ., М., 1968; Томсон Г. П., Семидесятилетний электрон, пер. с англ., «Успехи физических наук», 1968, т. 94, в. 2.

Л. И. Пономарев.

Электронарко'з(от электро... и наркоз ) электроанестезия, способ общего обезболивания путём воздействия электрическим током на головной мозг. Наркотизирующее действие электрического тока, подаваемого импульсами, впервые испытал на себе французский учёный С. Ледюк в 1902. При современном Э. применяют импульсный (с частотой от 100 Гц до 6 кгц ) , синусоидальный и т. н. интерференционный токи; сила тока — от 10 до 200 лот. При любой методике Э. электроды накладывают на лобную и затылочную области головы. Наркотизирующий эффект обусловлен снижением активности воспринимающих боль корковых и подкорковых структур головного мозга. Побочные эффекты электрического воздействия (мышечный спазм, нарушения кровообращения и дыхания) затрудняли практическое применение метода. Развитие анестезиологии обусловило возможность использования Э. (его преимущество — быстрота достижения обезболивания и выхода из состояния наркоза, отсутствие токсического действия, портативность аппаратуры) в качестве компонента современного комбинированного наркоза. Специалисты, изучающие проблемы Э., с 1966 объединены в Международное общество электросна и электроанестезии.