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Elektron
(Abkürzung: e)
Elektronen umkreisen Atomkerne, können aber auch relativ leicht von diesen getrennt werden. Sie leiten elektrischen Strom.
Daten
| Ruhemasse: | 0,0005 u | ≈ 1/1840 Proton- oder Neutronmasse |
| Durchmesser: | < 0,1 am | d. h. nach heutigem Wissensstand erscheinen Elektronen als punktförmig und damit als „Elementarteilchen“ |
| Ladung: | −1 |
Durchmesser
Klassisch lässt sich ein geladenes Teilchen wie das Elektron nicht verstehen:
- Wenn es eine kleine Kugel mit endlicher Ausdehnung ist, müsste es eine Kraft geben, die verhindert, dass sich Teile der geladenen Kugel gegenseitig abstoßen.
- Punktförmig kann es auch nicht sein, da dann Feldstärke und Energie unendlich würden. Und unendliche Energie ergibt laut Masse-
Energie- eine unendlich hohe Masse.Äquivalenz
Es wurde z. B. angenommen, dass die durch die Konzentration der Elektronenladung hervorgerufene Masse gleich der Masse des Elektrons ist. So erhielt man einen klassischen Elektronenradius in der Größenordnung von 1 fm. Heute wird dieser Radius (mit dem Wert ≈ 2,8 fm) zuweilen noch als „handliche Längeneinheit“ in der Teilchenphysik verwendet.
In der heute gültigen Quantentheorie hat das Elektron keine räumliche Ausdehnung.
Von Teilchenwolke umgeben
Weil das Vakuum nicht leer ist [Vakuumfluktuationen] und aus vielen kurzzeitig erscheinenden Teilchen-
Antiteilchen- Paaren besteht, schirmen diese die Ladung eines Elektrons ab. Je mehr man sich dem Teilchen nähert, desto größer erscheint sie. ... Nimmt man die [Quantentheorie] QED ernst, müssten sowohl die nackte Ladung als auch die Masse des Elektrons unendlich groß sein.
Dass sich die Ladung des Elektrons abhängig vom Abstand der Messung ändert, wurde 1997 an der Purdue University experimentell bestätigt.
Eigendrehimpuls
Obwohl ein Elektron als punktförmig erscheint, kann es sich (scheinbar) um die eigene Achse drehen (Spin).
Besonderheit:
Umdrehung kehrt die Welle [durch die das Elektron beschrieben wird] gewissermaßen gespiegelt zurück.[2]
Ein Elektron muss sich also „zweimal drehen“, bis es wieder die Ausgangsposition erreicht hat (wenn man sich das so veranschaulichen will).
Welleneigenschaften
Alle Teilchen zeigen unter gewissen Umständen Eigenschaften von Wellen (Welle-
Aus den Welleneigenschaften ergibt sich z. B.:
Prinzip ist einer der Hinweise auf das grundsätzliche Versagen des klassischen Korpuskelbildes.[3]
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Quellen
| [1] | Hermann Haken, Hans Christoph Wolf: Atom- und Quantenphysik. Einführung in die experimentellen und theoretischen Grundlagen. Berlin: Springer, 8. Aufl. 2004, S. 193 |
| [2] | Paul Davis: Mehrfachwelten. Entdeckungen der Quantenphysik. Düsseldorf: Eugen Diederichs, 1. Aufl. 1981 (Aus dem Engl.), S. 93 |
| [3] | Christian Gerthsen, Hans O. Kneser, Helmut Vogel: Physik. Ein Lehrbuch zum Gebrauch neben Vorlesungen. Berlin: Springer, 16. Aufl. 1989 (1. Aufl. 1956), S. 872 |