Zobrazenie zdroja stránky Elektrón

{{iné významy}}
[[Súbor:HAtomOrbitals.png|frame|Odhad hustoty elektrónov v obale atómu vodíka]]

'''Elektrón''' je [[elementárna častica]] v [[atómový obal|obale]] [[atóm]]u s jednotkovým záporným nábojom. Je 1 836-krát ľahší ako [[protón]] a približne 1 839-krát ľahší ako [[neutrón]]. Hmotnosť elektrónu je 9,1093826×10<sup>−31</sup> kg.

== Úvod ==
Slovo ''elektrón'' bolo prvýkrát použité v roku [[1891]] [[Írsko|írskym]] [[fyzik]]om [[George Johnstone Stoney|Georgeom Johnstonom Stoneym]] a je odvodené zo spojenia ''elektrická sila''. Pôvodom pochádza z [[gréčtina|gréckeho slova]] ηλεκτρόνιο znamenajúceho [[jantár]]. [[Joseph John Thomson]] sa považuje za prvého fyzika, ktorý určil [[pomer]] jeho náboja a hmotnosti a považuje sa za objaviteľa elektrónu.

Vnútri atómu elektróny obklopujú v [[elektrónová konfigurácia|elektrónovej konfigurácii]] [[jadro]] pozostávajúce z [[protón]]ov a [[neutrón]]ov. Zmeny v [[elektrické pole|elektrickom poli]] spôsobené rozdielnym počtom elektrónov a ich rozdielnou konfiguráciou určujú chemické vlastnosti [[chemický prvok|prvkov]]. Tieto polia hrajú základnú úlohu v [[chemická väzba|chemických väzbách]] v [[chémia|chémii]].

Elektróny v pohybe vytvárajú [[elektrický prúd]] a [[magnetické pole]]. Niektoré druhy elektrických prúdov nazývame [[elektrina]].

Naše chápanie v správaní sa elektrónov bolo značne upravené počas minulého storočia, pričom najväčšie pokroky sa dosiahli rozvinutím [[kvantová mechanika|kvantovej mechaniky]], ktorá priniesla myšlienku [[vlnovo-časticová dualita|vlnovo-časticovej povahy]], teda javu, pri ktorom elektróny vykazujú tak vlnové, ako aj časticové vlastnosti. Nemenej dôležité boli pokroky v poznatkoch, ako elektróny interagujú s inými časticami v [[fyzika častíc|fyzike častíc]].

== Klasifikácia ==
Elektrón patrí do jednej triedy subatómových častíc nazývaných [[leptón]]y, o ktorých si myslíme, že sú [[základná častica|základné]] (čiže sa nedajú rozbiť do menších častíc).

Podobne ako ostatné častice, aj elektróny sa môžu správať ako vlny. Tento jav nazývame [[vlnovo-časticová dualita]] (alebo komplementarita podľa [[Niels Bohr|Nielsa Bohra]]), ktorý môžeme demonštrovať na [[dvojštrbinový experiment|dvojštrbinovom experimente]].

Antičastica elektrónu sa nazýva '''[[pozitrón]]''' a má rovnakú hmotnosť, ale kladný elektrický náboj. Objaviteľ pozitrónu [[Carl David Anderson]] navrhol premenovať štandardný elektrón na '''negatrón''' a slovom elektrón nazvať obidve častice, s kladným i záporným nábojom. Táto myšlienka sa však nikdy neuchytila.

== Vlastnosti a správanie ==
Elektróny majú negatívny [[elektrický náboj]] veľkosti −1,6022 × 10<sup>−19</sup> [[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 [[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.

Elektrón má [[spin (fyzika)|spin]] ½ a je [[fermión]]om (správa sa podľa [[Fermiho-Diracova štastika|Fermiho-Diracovej štatistiky]]). Okrem bežnej uhlovej rýchlosti má elektrón vnútorný [[magnetický moment]] podľa jeho spinovej osi.

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 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]]).

Keď sa elektrón zrazí s [[pozitrón]]om, navzájom sa [[anihilácia|anihilujú]] a vznikne z nich vysokoenergetický [[fotón]] alebo iné častice. Naopak, vysokoenergetické fotóny sa môžu zmeniť na elektrón a pozitrón procesom nazývaným [[párová produkcia]], ale len v prítomnosti nabitej častice, napr. pri jadre.

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 × 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]].

Efekty [[špeciálna teória relativity|špeciálnej teórie relativity]] sú založené na vlastnosti známej ako [[gama|γ]] alebo [[Lorentzov faktor]]. γ je funkcia ''v'', rýchlosti častice a ''c''. Definujeme ju ako

:<math>\gamma = 1 / \sqrt{1 - (v^2/c^2)}</math>

Energia potrebná na zrýchlenie častice je (γ – 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 100 000-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>

== Referencie ==
{{Referencie}}

== Iné projekty ==
{{Projekt|wikt=elektrón|q=Elektrón|commonscat=Electron}}

{{Portál|Fyzika||Chémia}}
{{častice}}

[[Kategória:Atóm]]
[[Kategória:Elementárne častice]]
[[Kategória:Leptóny]]