Elektron

Vikipedi, özgür ansiklopedi
Gezinti kısmına atla Arama kısmına atla
Elektron
HAtomOrbitals.png
Belirli enerji seviyelerinde (aşağıya doğru artarak: n-1, 2, 3,...) ve açısal momentumlardaki (sağa doğru artarak: s, p, d,...) bir hidrojen atomu elektronunun dalga fonksiyonları. Daha parlak olan bölgeler elektronun pozisyonu içim daha yüksek olasılık genliğine işaret etmektedir.
İstatistik Fermiyon
Nesil Birinci
Etkileşim(ler) Kütle çekimi, elektromanyetik, zayıf
Sembol
e-
,
β-
Antiparçacık Pozitron
Teorileştirme Richard Laming (1838-1851)
George Johnstone Stoney (1874) ve diğerleri
Keşif J. J. Thomson (1897)
Kütle 9,10938356(11)×10-31 kg
5,48579909070(16)×10-4 u
[1822,8884845(14)]−1 u[note 1]
0,5109989461(31) MeV/c2
Ortalama yaşam süresi Kararlı (> 6,6×1028 yr
Manyetik moment −1.00115965218091(26) μB
Spin 1/2
Zayıf izospin LH: -1/2, RH: 0
Zayıf hiperyük LH: -1, RH: -2

Elektron,
e-
veya
β-
sembolleri ile gösterilen, negatif temel elektrik yükü olan atomaltı parçacıktır. Elektronlar, temel lepton parçacık ailesinin ilk nesline aitlerdir ve bileşenleri ya da alt yapıları olmadığından genellikle temel parçacıklar olarak düşünülürler. Kütleleri, protonların yaklaşık olarak 1/1836'sı kadardır. Elektronun kuantum mekaniği özelliklerinde indirgenmiş Planck sabiti (ħ) biriminde ifade edilen, yarım tam sayı değerinde içsel bir açısal momentumu (spin) vardır. Pauli dışarlama ilkesine göre, fermiyon oldukları için iki elektron aynı kuantum durumunda bulunamaz. Temel parçacıkların tamamı gibi elektronlar da hem parçacık hem dalga olma özelliği gösterirler ve bu sayede diğer parçacıklarla çarpışabilir ya da kırınabilirler.

Elektronlar; elektrik, manyetizma, kimya ve ısıl iletkenlik gibi çeşitli fizik fenomeninde temel rol oynarlarken; kütle çekimsel, elektromanyetik ve zayıf kuvvetlerde de yer alır. Bir yüke sahip olduklarından elektronları çevreleyen bir elektrik alanı bulunur ve gözlemciye bağlı hareket etmesi sonucunda manyetik alan meydana gelir. Diğer kaynaklar tarafından oluşturulan manyetik alanlar, Lorentz kuvveti kanunu gereğince elektronların hareketlerini etkilerler. Elektronlar, adyasyona uğramaları veya hızlandırılmaları durumlarında enerjiyi foton formunda emerler. Özel teleskoplar dış uzaydaki elektron plazmasını saptayabilirken; laboratuvar aletleri ile elektronların tek tek ya da elektromanyetik alanlar kullanılarak elektron plazmasından yakalanması mümkündür. Elektronlar; elektronik, kaynak, katot ışını tüpleri, elektron mikroskopları, radyoterapi, lazerler, gaz iyonlaştırma sayaçları ve parçacık hızlandırıcıları gibi alanlarda kullanılır.

Atomik çekirdekteki pozitif proton ve negatif elektron arasındaki Coulomb kuvveti etkileşimi atomları oluşturur. İyonizasyon ve parçacıkların özelliklerinde değişimler sistemin bağ enerjisini değiştirir. İki veya daha fazla atom arasında elektronların değiş-tokuşu veya paylaşımı kimyasal bağın temel sebebidir. İlk olarak 1838 yılında Richard Laming atomların kimyasal özelliklerini açıklamak için elektron yükünün bölünemez biz özelliğinin kavramını hipotezleştirdi. George Johnstone Stoney 1891 yılında bu yüke elektron adını verdi ve J. J. Thomson ve ekibiyle 1897 yılında onu parçacık olarak tanımladı. Beta parçacıklar olarak bilindikleri yıldızlardaki nükleosentez gibi elektronlar nükleer reaksiyonlara katılırlar. Yüksek enerji çarpışmasında ve radyoaktif izotopların beta çözünmesi yoluyla elektron üretilebilir, mesela kozmik ışın atmosfere girince. Elektronun karşıt parçacığı pozitron olarak adlandırılır; elektronla karşıt sembolün elektriksel ve diğer yüklerini taşıması dışında özdeştir. Bir elektron pozitronla çarpıştığı zaman, iki parçacık da gamma ışını fotonu üreterek tamamen yok olurlar.

Tarihi[değiştir | kaynağı değiştir]

Elektrik gücünün etkilerinin keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]

Antik Yunanlar kürk ile sürtünmesi sonrasında kehribarın küçük nesneleri çektiğini fark ettiler. Bu fenomen, şimşekle birlikte insanlığın elektrikle kayıtlara geçmiş ilk deneyimiydi.[1] William Gilbert, 1600'de yayımlanan De Magnete adlı eserinde, sürtülünce küçük nesneleri çekme özelliğini tanımlayan Yeni Latince electricus kelimesini türetti.[kaynak belirtilmeli] Türkçeye, Fransızcada da aynı anlama gelen électrique kelimesinden geçen elektrik kelimesinin kökeni;[kaynak belirtilmeli] Yunancada kehribar anlamına gelen ἤλεκτρον (elektron) kelimesini temel alınarak oluşturulan Latincedeki electrum kelimesinden gelmektedir.[kaynak belirtilmeli]

İki tür yükün keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]

1700'lerin başında Francis Hauksbee ile Charles François de Cisternay du Fay, birbirlerinden bağımsız bir şekilde, biri sürtülen cam diğeri sürtülen reçine olmak üzere iki tür sürtünmeli elektrik olduğu fikrine ulaştılar. Buradan yola çıkarak du Fay, camsal ile reçinesel adlarını verdiği ve elektriğin sürtünme ile ayrılan ve birleştirildiğinde nötrlenen iki tür elektrik akışı içerdiğini teorileştirdi.[2] Bir müddet sonra Ebenezer Kinnersley de bağımsız olarak aynı sonucu elde etti.[3] 10 yıl sonra Benjamin Franklin, elektriğin iki farklı tür akıştan değil de fazla (+) ve eksik (-) olacak şekilde aynı akıştan geldiğini tespit etti. Bunlara, yüklerin modern gösterimi olan pozitif ve negatif isimlerini verdi.[kaynak belirtilmeli] Franklin yükün taşıyıcısını pozitif olmak olarak düşündü, ama doğru olarak hangi durum yük taşıyıcısının fazlası ve hangi durum yük taşıyıcısının eksiği olduğunu belirleyemedi.[4]

1838 ve 1852 yılları arasında Richard Laming; atomun, elektrik yükü ünitelerine sahip atomaltı parçacıklar tarafından çevrelenmiş maddenin özünün birleşimi olduğu fikrini ortaya attı.[5] 1846'dan başlayarak Wilhelm Eduard Weber, elektriğin pozitif ve negatif yüklü akışın bir birleşimi olduğunu ve bunların etkileşiminin ters kare kanunu ile yönetildiğini teorileştirdi.[kaynak belirtilmeli] George Johnstone Stoney, elektroliz fenomenine dair çalışmalarının ardından 1874'te, "elektriğin tek kesin özelliği" olduğunu ve bunun da tek değerlikli iyonun yükü olduğunu öne sürdü. Faraday'in elektroliz kanunları aracılığıyla bu temel yükün (e) değerini tahmin edebildi. Fakat Stoney, bu yüklerin atomlara sabitlenmiş olduğuna ve ayrılamayacağına inanmaktaydı.[6] 1881'de, Hermann von Helmholtz hem pozitif hem negatif yüklerin "elektriğin atomları gibi davranan" temel parçalara ayrılabileceğini savundu.[7]

1881'de Stoney, elektroliyon (electrolion) terimini bu temel yükleri adlandırmak için kullandı. 1894 tarihli yazısında: "...elektron (electron) adını önermeye teşebbüs ettiğim elektriğin bu en dikkat çekici, temel biriminin gerçek miktarının bir tahmini yapıldı" ifadeleriyle terimin adını değiştirdi. 1906 yılında önerilen elektriyon (electrion) kelimesi, Hendrik Lorentz'in elektron'u kullanmaya devam etmesi nedeniyle kabul görmedi.[8][9] Elektron kelimesi elektrik ve iyon kelimelerinin birleşimidir.[10] Günümüzde, atomaltı parçacıkları tanımlamak için kullanılan -on eki de elektron kelimesinden sonra kullanılmaya başlanmıştır.[11][12]

Madde dışındaki serbest elektronların keşfi[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir manyetik alanla halka içinde yönünden saptırılmış bir elektron demeti.

Seyreltilmiş gazlarda elektriksel iletkenlik üzerine çalışmalarda bulunan Johann Wilhelm Hittorf, 1869'da, katottan çıkan ve gaz basıncındaki azalmayla boyutça büyüyen bir ışıldama fark etti. 1876'da Eugen Goldstein, bu ışıldamadaki ışınların gölge oluşturduğunu tespit etti ve bu ışınlara katot ışını adını verdi.[13] 1870'ler boyunca William Crookes, içerisine yüksek vakum olan ilk katot tüpünü geliştirdi. Sonrasında ise, bu tüpten çıkan ışıldanımdaki ışınların enerji taşıdığını ve katottan anoda doğru hareket ettiğini gösterdi.[14] Crookes ayrıca, uyguladığı manyetik alanla ışınları saptırmayı başararak bu demetin negatif yükle yüklenmiş gibi hareket ettiğini gösterdi.[15][16] 1879'da, "radyant madde" olarak tanımladığı şeyle bu özelliklerin açıklanabileceğini ve maddenin, negatif yükle yüklenmiş olan yüksek hızla katottan tasarlanmış moleküller dahil 4 durumu olduğunu olduğunu ileri sürdü.[17]

Arthut Schuster, katot ışınlarına paralel iki metal levha yerleştirdi ve levhalar arasında bir elektrik potansiyeli uygulayarak Crookes'un deneyini genişletti. Alanın, ışınları, pozitif yükle yüklenmiş levhaya doğru saptımasıyla, ışınların negatif enerji taşıdığı kanıtlanmış oldu. Akımın verilen seviyesi için sapma miktarını ölçerek 1890'da Schuster, ışın bileşenlerinin yük-kütle oranını tahmin etmeyi başardı. Ancak bu üretilen değer beklenenin bin katından fazlaydı, bu yüzden o dönemde kendisinin hesaplamalarına geniş bir biçimde kabul görmedi.[15][18] 1892'de Hendrik Lorentz, bu parçacıkların (elektronların) kütlesinin, onların elektriksel yükünün bir sonucu olabileceğini önerdi.[19]

1896'da J. J. Thomson ile iş arkadaşları John Townsend ve Harold A. Wilson,[20] öncesinde düşünüldüğünden ziyade katot ışınlarının dalga, atom veya molekülden farklı ve özgün parçacıklar olduğunu gösteren bir deney yaptılar.[21] Thomson, katot ışın parçacıklarının bilinen en hafif iyon olan hidrojeninkinin binde biri olan kütlesinin (m) ve yükünün (e) düzgün bir tahminini yaptı.[21][22] Yük-kütle oranının (e/m) katotun malzemesinden bağımsız olduğunu gösterdi. Devamında ise radyoaktif, sıcak veya aydınlatılmış malzemeler tarafından üretilen negatif yüklü parçacıklar evrensel olduğunu ispatladı.[21] Elektron ismi bir kez daha,George Johnstone Stoney tarafından bu parçacıklar için önerildi ve evrensel olarak kabul gördü.[kaynak belirtilmeli]

1896'da Henri Becquerel, üzerine çalışmalarını yürüttüğü floresans minerallerin, hiçbir dışsal enerji kaynağına maruz kalmadan radyasyon yayıklarını keşfetti.[kaynak belirtilmeli] Sonrasında Ernest Rutherford, bu radyoaktif malzemelein parçacık yaydığını tespit ederek bu parçacıkları maddeye nüfus etme özelliklerine göre alfa ve beta olarak adlandırdı.[23] 1900'de Becquerel, radyumun yaydığı beta ışınlarının elektriksel alanı saptırabileceğini ve kütle-yük oranınların katot ışınlarındakinin aynısı olduğunu belirledi.[24] Bu bulgu, elektronların atomların bileşenleri olduğu fikri için bir kanıt oluşturmaktaydı.[25][26]

1909'da gerçekleştirdikleri ve sonuçları 1911'de yayımlanan yağ damlası deneyi sonrasında Robert A. Millikan ve Harvey Fletcher, elektronların yüklerini daha hassas bir şekilde ölçtüler. Deneyde, yüklü yağ damlacığının yerçekimi yüzünden düşmesini önlemek için elektriksel alan kullandı. Bu araç sayesinde %0,3'ten az bir hata payıyla, 1-150 kadar az iyonun elektriksel yükü ölçülebildi. Benzer deneyler de elektroliz tarafından yönetilen yüklü su damlacıkları bulutları kullanarak Thomson'ın ekibi tarafından daha önce yapılmıştı.[20][21] 1911'de ise Abram Ioffe'nin, metallerin yüklü mikroparçacıklarını kullanarak yaptığı ve Milikan ile aynı sonuca bağımsız olarak ulaştığı deneylerin sonuçları 1913'te yayımlandı.[27]

20. yüzyılın başlarında, belirli koşullar altında hızlı hareket eden yüklü parçacığın yolu boyunca aşırı doymuş su buharı yoğunluğuna yol açtığı keşfedildi. 1911'de Charles Wilson, bu prensibi bulut odacığını tasarlamak için kullandı ve böylelikle hızlı hareket eden elektronlar gibi, yüklü parçacıkların parçaları fotoğrafladı.[28]

Atom teorisi[değiştir | kaynağı değiştir]

N numarasıyla nicemlenmiş elektron durumlarını gösteren Bohr modeli. Alt yörüngelere düşen bir elektron yörüngeler arasındaki enerji farkı kadar proton emer.

1914'e kadar; Ernest Rutherford, Henry Moseley, James Franck ve Gustav Hertz tarafından yapılan deneylerle; bir atomun yapısı düşük kütleli elektronla çevrili ve pozitif yüklerin yer aldığı yoğun bir çekirdeği olarak tanımlandı.[29] 1913'te Niels Bohr, elektronların çekirdekle ilgili elektron yörüngelerinin açısal momentumlarıyla belirlenen enerjiyle beraber belli bir dereceye kadar enerji içeren durumlarda bulunduğunu tespit etti. Elektronlar, belli sıklıklardaki protonların emisyon veya soğrulması ile bu durumlar ve yörüngeler arasında hareket edebildiğini belirledi. Bu nicemlenmiş yörüngeler aracılığıyla, hidrojen atomunun bu tayf çizgilerini açıkladı.[kaynak belirtilmeli] Fakat Bohr'un modeli bu tayf çizgilerinin yoğunluklarını hesaplamada yanıldı ve daha karmaşık atomların spektrumunu açıklamakta başarılı olamadı.[29]

Atomların arasındaki kimyasal bağlar 1916 yılında, iki atom arasındaki kovalent bağın aralarında paylaştıkları atomlar çiftleri tarafından korunduğunu ileri süren Gilbert Lewis tarafından açıklandı.[30] 1927'de, Walter Heitler ve Fritz Londan tarafından, elektron çiftlerinin oluşumu ile kimyasal bağların, kuantum mekaniği bağlamında tam açıklaması gerçekleştirildi.[31] 1919'da, Lewis'in statik atom modelini inceleyen Irving Langmuir, elektronların ardışık "konsentirik (neredeyse) küresel kabuklara dağılmış ve tamamının eşit kalınlıkta" olduğunu öne sürdü.[32] Kabukları, her biri birer elektron çifti içeren birkaç hücreye böldü. Bu modelle Langmuir, genellikle kendilerini periyodik kurallara göre tekrar eden periyodik tablodaki bütün elementlerin niteliksel olarak kimyasal özelliklerini açıklamayı başardı.[33]

1924'te Wolfgang Pauli, atomların kabuk benzeri yapılarının her durum birden fazla elektron tarafından belirlenmedikçe her kuantum enerji durumunu tanımlayan 4 set parametreyle açıklanabileceğini gözlemledi. Bu aynı kuantum enerji durumunu kaplayan birden fazla elektrona karşı yasaklama olayı, Pauli dışarlama ilkesi olarak kullanıma geçti.[34] İki farkı mümkün değere sahip 4. parametreyi açıklamak için kullanılan fiziksel mekanizma, Samuel Goudsmit ve George Uhlenbeck tarafından belirlendi. Goudsmit ile Uhlenbeck 1925'te, yörüngenin açısal momentumuna ek olan bir elektronun bir içsel açısal momentumu ve manyetik iki kutup hareketi olduğunu belirttiler.[29][35] Bu içsel açısal momentum, ilerleyen dönemlerde spin olarak adlandırıldı ve yüksek çözünürlüklü spektrografla gözlemlenen tayf çizgilerinin daha önceleri nedeni bilinmeyen bir şekilde bölünmesini açıkladı. Bu fenomen, "ince yapı bölünmesi" olarak adlandırıldı.[36]

Kuantum mekaniği[değiştir | kaynağı değiştir]

1924 tarihli Recherches sur la théorie des quanta adlı çalışmasında Louis de Broglie, bütün maddelerin ışık gibi bir de Broglie dalgasına sahip olduğunu hipotezleştirdi.[kaynak belirtilmeli] Bulgulara göre uygun koşullar altında, elektronlar ve diğer maddeler ya dalga ya da parçacık özelliğini göstermekteydi. Parçacığın taneciksel özellikleri verilen anda onun eğik hareketi boyunca uzamda yerleştirildiği pozisyonu olduğu gösterilince ortaya çıkar.[37] Dalga benzeri doğası, örneğin, ışık demeti paralel yarıklar boyunca geçince ve girişim modeli yaratınca gözlemlenir. 1927'de girişim efekti George Paget Thomson ince bir metal şerit kullanarak ve Clinton Davisson ile Lester Germer nikel kristali kullanarak bir elektron demetinde bulundu.[kaynak belirtilmeli]

Kuantum mekaniğinde, bir atomdaki bir elektronun davranışı yörüngeden ziyade, bir dağılım olasılığı olan orbital tarafından tanımlanır. Resimde, taralı alan o noktadaki verilen kuantum numarasıyla ilgili enerjiye sahip olarak göreli elektron bulma ihtimalini gösterir.

De Broglie'nin elektronlar için dalga doğası tahmini Erwin Schrödinger'e atomdaki çekirdeğin etkisi altında hareket eden elektronlar için dalga eşitliğini öne sürmesine yol açtı. 1926'da, Schrödinger denklemi olarak adlandırılan bu denklem, başarılı bir şekilde elektron dalgalarının nasıl yayıldığını tanımlamayı başardı.[38] Zamanla elektronun yerini belirleyen çözümü sağlamak yerine, bu dalga eşitliği özellikle elektron dalga eşitliğinin zamanla değişmediği uzaya bağlı elektronun olduğu bir pozisyona yakın bir elektron bulma ihtimalini öngörmek için de kullanıldı. Bu yaklaşım ikinci bir kuantum mekaniği formulasyonuna izin verdi (ilki 1925'te Heisenberg tarafından yapıldı) ve Heisenberg’inki gibi Schrödinger’in eşitliğinin çözümleri 1913'te Bohr tarafından elde edilenlere eşit olan ve hidrojen spektrumunu ürettiği bilinen hidrojen atomundaki bir elektronun enerji durumunun türevini sağladı.[39] İlk önce spin ve çoklu elektronlar arasındaki ilişki düşünüldü, sonraları kuantum mekaniği hidrojenden daha yüksek atom numarası olan atomlardaki elektronların biçilmesini öngörmeyi mümkün kıldı.[40]

1928'de Paul Dirac, Wolfgang Pauli'nin çalışmasını temel alarak görelilik teorisiyle uyumlu olan, kuantum mekaniğinin elektromanyetik alanının hamilton formülasyonuna göreli ve simetrik kavrayışları uygulayarak elektron-Dirac denklemi modelini üretti.[41] Göreli denklemindeki bazı problemleri çözmek için, 1930’da negatif enerjiye sahip Diraz denizi olarak adlandırılan sonsuz bir parçacık denizi olarak vakum modelini geliştirdi. Bu, elektronun benzer antimaddesi pozitronun varlığını öngörmesine yardım etti. Bu parçacık 1932'de standart elektronlara negatron demeyi ve elektron kelimesini pozitif ve negatif yüklü varyantları tanımlamak için kullanmayı öneren Carl Anderson tarafından keşfedildi.

1947'de, Robert Retherford ile işbirliği içinde çalışan Willis Lamb, hidrojen atomunun aynı enerjiye sahip olması gereken belli kuantum durumlarının birbirleriyle ilişkisinin değiştirildiğini buldu. Aynı zamanlarda, Polykarp Kusch, Henry M. Foley ile birlikte çalışarak elektronun manyetik momentini Dirac'ın teorisi tarafından öngörülenden biraz daha büyük olarak buldu. Aradaki fark daha sonları 1940’ların sonuna doğru Siniçiro Tomonaga, Julian Schwinger ve Richard Feynman tarafından geliştirilen kuantum elektrodinamiği teorisi tarafından açıklandı.

Parçacık hızlandırıcıları[değiştir | kaynağı değiştir]

20. yüzyılın ilk yarısında, parçacık hızlandırıcıların geliştirilmesiyle birlikte, fizikçiler atomaltı parçacıkların özelliklerini araştırmaya başladılar.[42] İlk başarılı elektromanyetik indüksiyon kullanarak elektronları hızlandırma denemesi 1942'de Donald Kerst tarafından yapıldı. İlk betatronu 2,3 MeV enerjiye ulaştı, sonraki denemeler 300 MeV enerjiyi başardı. 1947'de, senkrotron radyasyonu 70 MeV elektron senkrotron ile General Electric'te keşfedildi. Radyasyon elektronların manyetik alana doğru ışık hızına yakınlaşacak kadar hızlanmasıyla oluştu.[43]

1.5 GeV enerji demetiyle, ilk yüksek enerji çarpıştırıcı 1968'te başlayan ADONE'du.[44] Araç elektronları ve pozitronları ters yönlerde, çarpışma enerjilerini bir elektronlu durağan bir hedefe çaptığındakinin iki katına çıkararak hızlandırdı.[45] Avrupa Nükleer Araştırma Merkezindeki Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı, 1989'dan 2000'e kadar çalışır haldeydi ve 204 Gev enerjilik çarpışmayı başardı ve parçacık fiziğinin Standart Model'i için önemli ölçümler yaptı.[46][47]

Bireysel elektronların yakalanması[değiştir | kaynağı değiştir]

Tek elektron -269 °C (4 K) ile yaklaşık -258 °C (15 K) arasında krijonenik sıcaklığı olan çok küçük L = 20 nm, W = 20 nm) CMOS transistörüne kapatılabilir.[48] Elektron dalga özelliği yarı iletken bir kapta yayılır ve değerlik kuşağıyla çok az etkileşir, yani kütlesini etkin kütle tensörüyle değiştirerek tek parçacık biçiminde işlenebilir.

Özellikleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Sınıflandırması[değiştir | kaynağı değiştir]

Temel parçacıkların standart modeli. Elektron (e sembolü) solda.

Parçacık fiziğinin Standart Modeli'nde elektronlar esas veya temel parçacıklar olduklarına inanılan lepton denen atomaltı parçacıcık grubuna dâhildirler. Elektronun kütlesi, yüklü herhangi bir leptondan (ya da elektrik yüklenmiş herhangi bir tür parçacıktan) daha küçüktür ve temel parçacıkların ilk nesline aittir.[49] İkinci ve üçüncü nesiller elektronlarla spin ve etkileşimde aynı olan fakat daha ağır olan yüklü leptonları, müonları ve tauyu içerir. Leptonlar maddenin, kuarkların diğer bileşenlerinden güçlü bir etkileşimi olmaması bakımından farklıdırlar. Lepton grubunun bütün üyeleri fermiyondur, çünkü hepsi yarım tek-tamsayı döner, elektronun 1/2 spini vardır.[50]

Temel özellikleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Elektronun değişmez kütlesi yaklaşık 9,109×10-31 kilogram ya da 5,489×10-4 atomik kütle birimidir.[51] Albert Einstein'ın kütle-enerji eşitliği prensibine göre bu kütle 0,511 MeV durgun enerjiye tekabül eder. Protonun kütlesinin elektronun kütlesine oranı yaklaşık 1836'dır.[52][53] Astronomik ölçümler proton-elektron kütle oranının, Standart Model'de öngörüldüğü gibi, en azından evrenin yaşının yarısından beri aynı kaldığını göstermiştir.[54]

Elektronlar, -1,602×10-19 coulomb kadar elektrik yüküne sahiptir.[51] Bu temel yük 2,2×10-8 kadar bağıl standart belirsizliği vardır.[51] Deneysel doğruluk limitleri içinde elektronun yükü protonun yüküyle aynıdır, fakat zıt işaret ile.[55] Temel yük için e sembolü kullanılırken, elektron genellikle
e-
ile sembolize edilir, buradaki eksi işareti negatif yükü temsil eder. Pozitron ise
e+
ile gösterilir, çünkü elektronla aynı özelliklere sahiptir fakat negatif yerine pozitif yüklüdür.[50][51]

Elektron içsel açısal momentum ya da 1/2 oranında spine sahiptir.[51] Bu özellik (1/2 spinli parçacık) genellikle elektrona işaret eder.[50] Herhangi bir akstaki spinin izdüşüm ölçümlerinin sonuçları sadece 3/2 ħ olabilirken, böyle parçacıklar için spin büyüklüğü ±ħ/2 kadardır.[note 2] Spine ek olarak elektron spin aksı boyunca içsel bir manyetik momente sahiptir.[51] Bu yaklaşık olarak fiziksel olarak 9.27400915(23)×10−24 joules per tesla’ya sabit olan bir Bohr magnetonuna eşittir.[56][note 3] Spinin yönünün elektronun momentumuna göre belirlenmesi helicity (sarmallık) olarak bilinen temel parçacıkların bir özelliğini tanımlar.[57]

Elektronun bilinen bir altyapısı yoktur[58][59] ve noktasal yükü uzamsal olmayan nokta parçacık olarak kabul edilir.[60] Klasik fizikte bir nesnenin açıksal momentumu ve manyetik momenti onun fiziksel boyutlarına bağlıdır. Bundan dolayı, elektronun sahip olduğu boyutsuzluk özelliği paradoksal ve elektronun sonlu ve sıfırdan farklı yarıçapına işaret eden Peninng tuzağındaki deneysel gözlemlerle ters düşüyor gibi gözükebilir. PElektronun radyanı meselesi modern teorik fiziğin zorlu bir problemidir. Elektronun sonlu bir yarıçapı hipotezinin kabulü, görelilik teorisinin önermeleriyle uyumsuzdur. Diğer yandan, nokta benzeri elektron (sıfır yarıçaplı) sonsuzluğa yönelen elektronun kendi enerjisi nedeniyle ciddi matematiksel zorlular ortaya çıkarıyor. Bir Penning kapanındaki tek elektronun gözlemi parçacığın yarıçapının üst limitinin 10−22 metre olduğunu gösterdi.[61] Protonun yarıçapından fazla, klasik elektron yarıçapı denilen çok daha fazla değeri olan 2,8179×10-15 m'lik bir fiziksel sabit var. Ama terminoloji kuantum mekaniğinin etkilerini göz ardı eden basit bir hesaplamadan geliyor, gerçekte, sözde klasik elektron yarıçapı elektronun doğru temel yapısıyla çok az ilgisi vardır.[62][note 4]

Ağır parçacıkların içinde aniden yok olan temek parçacıklar vardır. Örneğin; müon; elektronun, nötrinonun ve antinötrinonun içinde 2,2×10-6 saniyede yok olur. Ama elektron teorik temelde sabit olarak düşünülür; elektron ağırlığı en az olan ağır parçacıktır, sıfırdan farklı elektrik yükü vardır, böylelikle onun yok olması yük korunumuna zarar verir.[63] Elektronun ortalama ömrü için deneysel alt sınırı, %90 güvenilirlikle 6,6×1028 yıldır.[64][65][66].

Kuantum özellikleri[değiştir | kaynağı değiştir]

Tek boyutlu kutuda iki özdeş fermiyonun kuantum durumunun için bir anti-simetrik dalga fonksiyonun örneği. Eğer parçacıklar yer değiştirirse dalga fonksiyonu işaret değiştirir.

Tüm parçacıklar gibi elektronlar da dalga gibi davranabilir. Buna dalga-parçacık ikiliği denir ve çift yarık deneyi kullanarak gösterilebilir.

Elektronun dalga benzeri doğası klasik parçacıklardaki gibi tek yarık yerine, paralel yarıklarından aynı anda geçmesine izin verir. Kuantum mekaniğinde, bir parçacığın dalga benzeri özelliği genellikle Yunan psi (ψ) harfiyle işaret edilen karmaşık değerli fonksiyonu, dalga fonksiyonu ile matematiksel olarak tanımlanabilir. Bu fonksiyonun mutlak değerinin karesi alındığında, bir parçacığın bir lokasyonun yakınında gözlemlenme (olasılık yoğunluğu) ihtimalini verir.[67]:162–218

Elektronlar özdeş parçacıklardır çünkü içsel özelliklerine bakarak birbirlerinde ayrılamazlar. Kuantum mekaniğinde, bu etkileşen bir çift elektronun pozisyonlarını sistemin durumunda hiç gözlemlenebilir değişiklik olmadan değiştirebilmesi gerektiği anlamına gelir. Elektronlar dâhil, fermiyonların dalga fonksiyonları anti-simetriktir, bu şu anlama gelir: iki elektron yer değiştirdiğinde, sembol değişir; ψ(r1, r2) = −ψ(r2, r1), denklemde değişenler r1 ve r2 birinci ve ikinci elektronla ilgilidir. Sembol değişiminde mutlak değerleri değişmediğinden, bu eşit ihtimalleri gösterir. Proton gibi bozonlar simetrik dalga fonksiyonlarına sahiptir.[67]:162–218

Antisimetri durumunda, elektronların etkileşimi için dalga eşitliğinin çözümleri bir çiftin aynı yeri veya durumunu kapsaması sıfır ihtimalle sonuçlanır. Bu iki elektronun aynı kuantum durumunu kapsamasını engelleyen Pauli dışlama prensibinden sorumludur. Bu prensip elektronun birçok özelliğini açıklar. Örneğin, bağlı elektronların aynı yörüngede birbirleriyle çakışması yerine, bir atomda farklı yörüngelerde bulunmasına sebep olur.[67]:162–218

Sanal parçacıklar[değiştir | kaynağı değiştir]

Ana madde: Sanal parçacık

Fizikçiler boş uzayın devamlı olarak peş peşe birbirlerini hızlıca anilasyona uğratan elektron ve pozitron gibi sanal parçacık çiftleri yarattığına inanıyorlar.[68] Enerji farklılıklarının birleşiminin yeni parçacıklar üretmesi gerekiyordu ve var oldukları süreç, belirsizlik ilkesinde açıklanan keşfedilebilirlik eşiğine dahildir; ΔE · Δt ≥ ħ. Aslında, sanal parçacık üretmesi gereken enerji, ΔE, bir süreliğine, Δt, vakumdan ödünç alınmış olabilir, böylelikle onların ürünleri indirgenmiş Plank sabitinden daha fazla değildir, ħ6,6×10-16 eV·s. Yani, sanal parçacık için Δt en çok 1,3×10-21 s olabilir.[69]

Elektron-pozitronların çiftinin bir elektronun yakınında rastgele görünmesinin şematik bir tasviri.

Bir elektron-pozitron çifti varken, elektronla çevrelenmiş, çevresindeki elektriksel alandan gelen coulomb kuvveti elektron bir geri tepme yaşarken orijinal elektronun çekimine kapılması için yaratılan pozitrona sebep olur. Bu vakum kutuplaşması denen şeye sebep olur. Aslında vakum üniteden çok elektrik geçirgenliği olan bir aracı gibi davranır. Öyleyse, bir elektrondaki etkin yük aslında gerçek değerinden düşüktür ve yük elektrondan uzaklığı artmasıyla düşer.[70][71] Bu kutuplaşma 1997'de Japon TRISTAN parçacık hızlandırıcısı kullanılarak deneysel olarak onaylandı.[72] Sanal parçacıklar elektronun kütlesi için bir koruyucu etki oluştururlar.[73]

Sanal parçacıklarla etkileşim elektronun içsel manyetik momentumundaki Bohr magnetonundan (anormal manyetik moment) küçük sapmayı (yaklaşık %0,1) da açıklıyor.[56][74] Bu olağandışı kesin uyumun deneysel olarak belirlenmiş değerlerinin öngörülmüş farkı kuantum elektrodinamiğinin en büyük başarılarından biri olarak görülür.[75]

Görünürdeki içsel açısal momentuma ve manyetik momente sahip olan noktasal parçacık elektronun paradoksu (‘Özellikler’ bölümünde bahsedilen) elektron tarafından yönetilen elektriksel alanda sanal protonların oluşuyla açıklanabilir. Bu protonlar elektronların gergin bir tarzda (zitterbewegung olarak bilinir) yer değiştirmesine sebep olur.[76] Bu hareket elektronun hem spinini hem de manyetik momentumunu üretir.[60][77] Atomlarda, bu sanal parça üretimi, tayf çizgilerinde gözlenen Lamb kaymasını de açıklar.[70]

Etkileşim[değiştir | kaynağı değiştir]

Bir elektron pozitif yüklü bir parçacığa çekici kuvvet uygulayan ve negatif yüklü bir parçacığa itici kuvvet uygulayan bir elektrik anını yönetir. Bu gücün büyüklüğü Coulomb'un ters kare kanunuyla belirlenir.[78]:58–61 Bir elektron hareket ediyorken, bir manyetik alan yönetir.[67]:140 Ampère yasası gözlemciye göre elektron kütle hareketiyle ilgilidir. Endüksiyonun bu özelliği bir elektrik motorunu süren manyetik alanı sağlar.[79] Rastgele hareket eden yüklü parçacığın elektromanyetik alanı parçacığın hızı ışığınkine yakın olduğunda bile geçerli olan Liénard-Wiechert potansiyelleri tarafından açıklanır.[78]:429–434

Soldaki q yüklü parçacık v hızı ile izleyiciye doğru konuşlanmış B manyetik alanına doğru ilerliyor. Bir elektron için, q negatiftir ve yukarıya doğru kıvrımlı bir yol izler.

Bir elektron manyetik alana doğru hareket ederken, elektron hızı ve manyetik alan tarafından tanımlanan düzleme dik şekilde hareket eden Lorentz kuvvetine tabiidir. Merkezcil kuvvet elektronun eylemsizlik yarıçapı denilen bir yarıçaptaki alana doğru sarmal bir yörünge takip etmesine neden olur. Bu eğimli hareketin ivmesi elektronun synchrotron radyasyonu formunda enerji ışımasını içerir.[67]:160[80][note 5] Enerji emisyonu Abraham-Lorentz-Dirac kuvveti olarak bilinen elektronu yavaşlatan bir sürtünme yaratır elektronun geri tepkisine neden olur. Bu kuvvet elektronun kendi üzerindeki alanının tersine reaksiyonuna neden olur.[81]

Burada, bir atomik çekirdeğin elektriksel alanını tarafından saptırılmış bir elektron tarafından Bremsstrahlung üretilir. E2 − E1 enerji değişimi emilmiş fotonun sıklığını belirler.

Protonlar kuantum elektromanyetiğinde parçacıklar arasındaki etkileşimi sağlar. Sabit bir hızda izole edilmiş elektron gerçek bir protonu emer veya salar. Böyle yapmak enerji ve momentum hareketine zarar verebilir. Bunun yerine, sanal protonlar yüklü parçacıklar arasındaki momentumu transferini yapar. Sanal protonların bu değişimi, örneğin, Coulomb kuvvetini yönetir.[82] Enerji salınımı hareket eden bir elektron proton gibi yüklü bir parçacık tarafından saptırıldığında ortaya çıkar. Elektronun ivmesi Bremsstrahlung radyasyonunun salınımı ile sonuçlanır.[83]

Bir proton (ışık) ve bir tek elektron (serbest) arasındaki inelastik bir çarpışmana Compton saçılması denir. Bu çarpışma Compton çarpışması denilen bir miktarla protonun dalga boyunu değiştiren parçacıkların arasında enerji ve momentum değişimiyle sonuçlanır.[note 6] Bu dalga boyu değişiminin maksimum büyüklüğü Compton dalga boyu olarak bilenen h/mec olarak tanımlanır. Bir elektron için bu değer 2,43×10-12 m'dir.[51] Işığın dalga boyu uzun olunca (örneğin, görülebilen ışığın dalga boyu 0,4-0,7 μm'dir) dalga puanı önemsiz hala gelir. Serbest elektron ve ışık arasındaki bu ilişki Thomson saçılımı veya doğrusal Thomson saçılması denir.[84]

Elektron ve proton gibi iki yüklü parçacığın arasındaki elektromanyetik etkileşimin göreli uzunluğu ince yapı sabitinde verilmiştir. Bu değer iki enerjinin oranıyla belirlenmiş boyutsuzluk miktarıdır; bir Compton dalga boyunun ayrımlındaki çekimin elektrostatik enerjisini ve yükün geri kalan enerjisi. Yaklaşık olarak 1/137'e eşit olan α ≈ 7,297353×10-3 olarak verilmiştir.[51]

Elektronlar ve pozitronlar çarpıştığında, iki ya da daha fazla gama ışını fotonu ortaya çıkararak birbirlerini yok edeler. Eğer elektron ve pozitron önemsiz derecede bir momentuma sahipse, yok etme 1,022 MeV toplamı kadar iki ya da üç gama ışını fotonuyla sonuçlanmadan önce bir pozitronyum atomu oluşabilir.[85][86] Diğer yandan, yüksek enerji fotonları çift üretimi denilen süreç tarafından bir elektrona ve bir pozitrona dönüşebilir, ama sadece bir çekirdek gibi, yakındaki bir yüklü parçacığın varlığında.[87][88]

Elektrozayıf etkileşim teorisinde, elektronun dalga fonksiyonun sola dönen bileşeni elektron nötrino ile birlikte zayıf izospin çifti üretir. Bu zayıf etkileşim boyunca elektron nötrinoları elektronlar gibi davranırlar anlamına geliyor. Bu çiftin üyesi ya bir W salarak ya da bir
W
emerek yüklü akım etkileşimine uğrayabilir ve diğer üyelere dönüşebilir. Yük reaksiyon boyunca saklanır çünkü W bozonu dönüşüm boyunca net yükü sıfırlayarak, bir yük de taşır. Yüklü akım etkileşimi radyoaktif atomdaki beta bozunması fenomeninden sorumludur. Elektron ve elektron nötrinosu
Z0
değişimi sayesinde yüksüz akım etkileşimine uğrar ve bu nötrino-elektronun elastik saçılmasından sorumludur.[89]

Atomlar ve moleküller[değiştir | kaynağı değiştir]

Kesitte görünen ilk birkaç hidrojen atomu orbitali için olası yoğunları. Bağlı bir elektronun enerji seviyesi kapladığı orbitali belirler ve renkler verilen pozisyonda elektron bulma ihtimalini gösterir.

Çekici Coulomb kuvvetiyle, bir elektron bir atomun çekirdeğine bağlı olabilir. Çekirdeğe bağlı ya da daha fazla elektronun oluştuğu bir sisteme atom denir. Eğer atomdaki elektron sayısı çekirdeğin elektriksel yükünden farklıysa, böyle atomlara iyon denir. Bağlı elektronun dalga benzeri davranışları atomik orbital denilen bir özellikle açıklanır. Her orbital kendisine ait enerji, açısal momentum ve açısal momentumun izdüşümü gibi bir grup kuantum numarası vardır. Ve sadece bu orbitallerin ayrık grupları çekirdeğin etrafında var olabilir. Pauli dışlama prensibine göre, her orbital spin kuantum sayısı farklı olan en fazla iki elektron tarafından doldurabilir.

Elektronlar iki orbital arasında potansiyel farkında uyuşan enerjili fotonların salma ve emmesiyle değişebilirler.[90] Orbital transferi için diğer metotlar elektron gibi parçacıkların çarpışması ve Auger etkisini içerir.[91] Atomdan kaçmak için elektronun enerjisi onu atoma bağlayan bağ enerjisinin üstüne çıkarılmalıdır. Atomun iyonizasyon enerjisini aşan bir uyarıcı fotonun elektron tarafından emildiği fotoelektrik etkiyle bu ortaya çıkabilir.[92]

Elektronun orbitalinin açısal momentumu kuantize olmuştur. Elektron yüklendiği için, açısal momentuma oranlı olan orbitalin manyetik momentumunu üretir. Atomun net manyetik momentum çekirdeğin ve tüm elektronların spin manyetik momentine ve vektör toplamına eşittir. Çekirdeğin manyetik momenti elektronunkine oranla önemsizdir. Aynı orbitali kaplayan elektronların (çiftlenmiş elektron denir) manyetik momenti birbirini yok eder.[93]

Atomlar arasındaki kimyasal bağ kuantum mekaniğinin kurallarıyla tanımlandığı gibi elektromanyetik etkileşimin sonucu olarak ortaya çıkar.[94] En güçlü bağ moleküllerin yapımına izin vererek atomlar arasında elektron paylaşımı veya değişimiyle olur.[95] Molekül içinde, elektronlar birkaç çekirdeğin etkisi altında hareket eder ve moleküler orbitallleri kaplarlar; tıpkı izole atomlarda atomik orbital kapladıkları gibi.[96] Bu moleküler yapılardaki temel faktör elektron çiftlerinin var olmasıdır. Bunlar Pauli dışlama ilkesine zarar vermeden aynı moleküler orbitali kaplamalarına izin veren (atomlardaki gibi) zıt dönmesi olan elektronlardır. Farklı moleküler orbitaller elektron yoğunluklarının farklı uzamsal dağılımlarına sahiptirler. Örneğin, bağlı çiftlerde (atomları bir araya bağlayan çiftlerde), elektronlar çekirdek arasında göreli küçük hacimlerde en fazla ihtimalle bulunurlar. Tam tersine, bağlı olmayan elektron çiftleri çekirdeğin etrafındaki büyük hacimlerde dağılmışlardır.[97]

İletkenlik[değiştir | kaynağı değiştir]

Four bolts of lightning strike the ground
Bir şimşek çakması temel olarak bir elektron akışı içerir. Şimşek çakması için gerekli elektrik potansiyeli bir triboelektrik etkisi tarafından oluşturulabilir.

Eğer bir yapı çekirdeğinin pozitif yükünü dengelemek için gerekenden az ya da fazla elektrona sahipse, bu obje net bir elektrik yüküne sahiptir. Fazla elektron varsa, obje negatif yüklenmiş denir, eğer çekirdekteki protonun sayısından daha az elektronu var, obje pozitif yüklenmiş denir. Eğer elektronların ve protonların sayısı aynı iste yükleri birbirlerini sıfırlar ve obje elektriksel olarak nötr olur. Makroskobik yapılar triboelektrik etki ile sürtülerek elektrik yükü kazanabilirler, Vakumda hareket eden bağımsız elektronlara serbest elektronlar denir. Metallerdeki elektronda da serbestlermiş gibi davranırlar. Gerçekte metallerdeki ve diğer katılardaki elektron olarak adlandırıla parçacıklara gerçek elektronlar gibi aynı elektriksel yüke, dönmeye ve manyetik momente sahip olan ama kütleleri farklı olabilen sözde elektron veya sözde parçacık denir. Metaldeki ve vakumdaki serbest elektronlar hareket edince, manyetik alanı kontrol eden elektriksel akım denilen yükün net bir akışını oluştururlar. Benzer olarak, bir akım değişen manyetik alan tarafından yaratılabilir. Bu etkileşim matematiksel olarak Maxwell eşitliğiyle tanımlanabilir.

Verilen bir sıcaklıkta, her materyal eğer bir elektrik potansiyeli uygulandıysa elektrik akımını belirleyen bir elektriksel iletkenliğe sahiptir. Teflon ve cam kötü kondüktörlerken, iyi kondüktörler arasında bakır ve altın gibi metaller vardır. Herhangi bir yalıtkan materyalde elektronlar kendi atomlarına bağlı olarak devam ederler ve materyal de bir yalıtkan gibi davranır. Çoğu yarı-kondüktör yalıtmanın ve iletmenin sınırları arasında olan bir iletkenlik seviyesine sahiptir. Diğer yandan metaller kısmen dolu elektronik kuşaklar elektronik kuşak yapısına sahiptirler. Böyle kuşakların varlığı metallerdeki elektronların yöresizleşmiş elektronlarmış gibi davranmalarına izin verir. Bu elektronlar belli atomlarla ilişkilendirilmemişlerdir, böylelikle, elektronik alan uygulandığında, gaz (Fermi gaz denir) gibi materyale doğru hareket etmekte özgürlerdir.

Elektronlar ile atomlar arasındaki çarpışma yüzünden, kondüktördeki elektronların sürüklenme hızı yaklaşık saniyede milimetredir. Ama materyaldeki bir noktadaki akımın yükünün değiştiği hız materyalin diğer kısımlarındaki akımların da değişimine neden olur. Elektrik sinyalleri materyalin dielektrik sabitine bağımlı hızla dalga gibi yayıldığı için olur bu.

Yöresizleştirilmiş elektronlar atomların arasındaki termal enerjisi taşımak için özgür için metaller sıcaklığı da iyi iletirler. Ama elektriksel iletkenliğin aksine, metalin termal iletkenliği sıcaklıktan bağımsızdır. Bu matematiksel olarak termal iletkenliğin elektriksel iletkenliğe oranının sıcaklıkla orantılı olduğunu söyleyen Wiedemann-Franz kanunuyla açıklanmıştır. Metalik örgüdeki termal bozukluk elektriksel akıma bağımlı sıcaklık üreterek metalin elektriksel direncini artırır.

Kritik sıcaklık denilen noktanın altına kadar soğulunca, materyaller süper iletkenlik olarak bilenen süreçte elektrik akımına karşı olan tüm dirençlerini kaybettikleri faz değişimine uğrarlar. BCS teorisinde Bose-Einstein yoğunlaşması olarak bilinen kuantum durumuna giren elektron çiftleri tarafından bu davranış modellenir. Bu Cooper çiftleri foton denilen örgü titreşimleriyle yakındaki maddeyle hareketlerini çiftler ve böylelikle normalde elektriksel direnç yaratan atomların çarpışmasını önler.(Cooper çiftleri yaklaşık olarak100nm yarıçapa sahiptir böylelikle birbirleriyle çakışabilirler). Ama yüksek sıcaklık süper iletkenliğin işleme belirsiz devam eder.

Kendileri sözde parçacık olan mutlak sıfıra yakın bir sıcaklıkta tutulduklarında iletken katıların içindeki elektronlar üçe bölünmüş gibi davranırlar; diğer sözde parçacıklar: spinonlar, orbitonlar ve holonlar. İlki dönme ve manyetik momenti taşır, ikincisi yörüngelerin yerlerini taşır ve üçüncüsü elektriksel yükü taşır.

Hareket ve enerji[değiştir | kaynağı değiştir]

Einstein'ın özel görelilik teorisine göre, bir elektron ışık hızına yaklaştıkça gözlemcinin bakış açısına göre göreli kütlesi artar, böylelikle gözlemcinin referans çerçevesi içinde onu hızlandırmak gittikçe zorlaşır. Vakumdaki elektron ışık hızına (c) yaklaşabilir ama hiçbir zaman yetişemez. Göreli elektron (c'ye yakın bir hızda hareket eden elektron) su gibi ışığın bölgedeki hızı c'den az olduğu bir dielektric bir ortama sokulduğunda, elektron geçici olarak böyle bir ortamda ışıktan hızlı hareket eder. Ortamla etkileştiklerinde, Çerenkov radyasyonu denilen bir kısık ışık üretilirler.

Hız fonksiyonu olarak Lorenz faktörü. 1 değerinden başlar ve v, c'ye yaklaştıkça sonsuza gider.

Özel göreliliğin etkisi (v parçacığın hızı) olarak tanımlan Lorentz faktörü olarak bilinen ve olarak tanımlanan bir özelliğe bağlıdır. Burada v hızıyla hareket eden elektronun kinetik enerjisi Ke;

me elektronun kütlesidir. Örneğin, SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı bir elektronu yaklaşık olarak 51 GeV'e kadar hızlandırabilir.[98] Verilen hızda elektron dalga gibi davrandığı için, de Broglie dalga boyu karakterine sahiptir. Bu λe = h/p denkleminde verilmiştir (h Planck sabiti, p momentum). Yukarıdaki 51 GeV elektron için, dalga boyu atomik çekirdeğin boyutundan küçük yapıları keşfetmeye yetecek kadar küçük olan 2,4×10-17 m'dir.[99]

Oluşum[değiştir | kaynağı değiştir]

A photon strikes the nucleus from the left, with the resulting electron and positron moving off to the right
Çift üretimine bir atomik çekirdek ile foton çarpışması neden olur.

Büyük patlama teorisi evrenin evrimindeki ilk basamaklarını açıklayan en çok kabul göre teoridir. Büyük patlamanın ilk milisaniyesinde, sıcaklık 10 milyar Kelvin’in üzerindeydi ve fotonlar ortalama bir milyon elektrovolt’u üstünde enerjiye sahiptiler. Bu fotonlar elektron ve pozitron çiftleri kurmak için birbirleriyle etkileşime girmeye yeterek kadar enerjiliydi. Aynı şekilde, pozitron-elektron çiftleri birbirlerini yok ederek, enerjili fotonlar yaydı:

   	γ + γ ↔ e+ + e−

Elektronlar, protonlar ve fotonlar arasındaki denklik evrenin evrimini bu fazı boyunca devam etti. Ama 15 saniye geçtikten sonra, evrenin sıcaklığı elektron-pozitron kurulumunun ortaya çıkma eşiğinin altına düştü. Kalan elektronların ve pozitronların çoğu evreni kısaca tekrar ısıtan gama radyasyonu sağınımı yaparak birbirlerini yok ettiler.

Bu belirsiz kalan nedenlerden dolayı, leptogenesis süreci boyunca pozitrona karşı çok fazla sayıda elektron vardı. Bundan dolayı, milyarda bir elektron yok etme sürecinden çıkabildi. Bu çoğunluk protonların anti protonlara karşı çoğunluğuyla eşleşti. Kalan protonlar ve nötronlar nükleosentez olarak bilinen süreçte eser miktarda lityum ile hidrojen ve helyum atomu oluşturarak birbirleriyle reaksiyona katılmaya başladılar. Bu süreç 5 dakikada zirve yaptı. Bin saniyensin yarısı kadar bir yaşam süresi sonunda geriye kalan her nötron süreçteki elektron ve protonları serbest bırakarak negatif beta erimesine uğradı,

n → p + e− + νe

300000-400000 yıl kadar fazla elektronlar atomik çekirdeğe bağlanmak için fazla elektrik yüklüydüler. Nötr atomlar oluşunca ve genişleyen evren ışımak için transparan olunca, sonraki şey ise yeniden birleşme olarak bilinen bir süreç.

Büyük patlamadan yaklaşık bir milyon yıl sonra yıldızlar oluşmaya başladı. Yıldızın içinde yıldız nükleosentezi, atomik çekirdeğin füzyonuyla pozitron üretimiyle sonuçlanır. Bu anti-madde parçacıkları gama ışınları salarak elektronlarla yok edilir. Net sonuç elektronların sayısındaki istikrarlı azalma ve nötron sayısındaki eş yükselmedir. Ama Yıldız evrimi süreci radyoaktif izotopların senteziyle sonuçlanabilir. Seçilmiş izotoplar sonrasında çekirdekten bir anti-nütrüno ve elektron salınımı yaparak negatif beta erimesine uğrayabilir. Nikel-60(60Ni) oluşturmak için yok olan kobalt-60(60Co) izotopu buna bir örnektir.

A branching tree representing the particle production
Bir genişletilmiş hava duşu Dünya’nın atmosferine çarpan enerjili kozmik ışınlar tarafından yönetilir.

Yaşam ömrünün sonunda, 20 güneş kütlesinden daha fazla kütleye sahip olan bir yıldız yerçekimsel çöküşe uğrayarak kara delik oluşturur. Klasik fiziğe göre, bu ağır yıldızsal objeler herhangi bir şeyi eski Schwarzschild yarıçapından kaçmaktan engelleyecek kadar güçlü olan bir yerçekimsel bir çekim kullanırlar. Ama kuantum mekaniği etkilerinin potansiyel olarak bu mesafeden Hawking radyasyonunun yayılımına izin verdiğine inanılır. Elektronların (ve pozitronların) yıldız kalıntılarının olay ufkunu yarattığı düşünülür.

Sanal parçacık çiftleri (bir elektron ve pozitron gibi) olay ufku civarında yaratıldığında rastgele uzamsal dağlatılan bu parçacıklar bir tanesinin dışarıda görünmesine izin verir; bu sürece kuantum tüneli denir. Kara deliğin yerçekimsel potansiyeli bu sanal parçacıkları gerçek parçacıklara dönüştüren enerjisi sağlayabilir. Değişimde, çiftin diğer üyesine kara delik tarafından net bir kütle enerjisiyle sonuçlanan negatif enerji verilir. Hawking radyasyon oranı sonunda patlayınca kadar kara deliğin buharlaşmasına sebep olarak kütlenin azalmasıyla artar.

Kozmik ışınlar yüksek enerjiyle uzayda hareket eden parçacıklardır. Enerji olaylar en yüksek 3.0×1020 eV olarak kaydedilmiştir. Bu parçacıklar dünyanın atmosferinde nükleonlarla çarpışınca, pionlar da dâhil olmak üzere bir parçacık sağanağı ortaya çıkar. Dünyanın yüzeyinden gözlemlenen kozmik radyasyonun yarısından fazlası muonları içerir. Muon denen parçacık bir pionun erimesiyle yüksek atmosferde üretilen bir leptondur.

π− → μ− + νμ

Bir muon, bir elektron veya pozitron oluşturmak üzere yok olabilir.

μ− → e− + νe + νμ

Gözlem[değiştir | kaynağı değiştir]

A swirling green glow in the night sky above snow-covered ground
Aurorea çoğunlukla atmosferdeki tetikleyici elektronlar tarafından oluşturulur.

Elektronların uzaktan gözlemi ışıma yapan enerjilerinin saptanmasını gerektirir. Örneğin, bir corona yıldızı gibi yüksek enerjili çevrelerde, serbest elektron Bremsstrahlund ışıması yüzünden enerji saçan bir plazma üretir. Elektron gazı elektron yoğunluğundaki senkronize edilmiş değişimler tarafından sebep olunmuş dalgalar olan plazma osilasyonuna uğrar ve radyo teleskoplar kullanarak tespit edilebilen bir enerji yayılımı üretirler.

Fotonların sıklığı enerjisiyle oranlıdır. Bir atomun enerji seviyelerindeki bağlı elektronların geçişimleri oldukça, karakteristik sıklıklardaki protonları emer veya salar. Örneğin, atomlar geniş bir spektrumlu bir kaynak tarafından ışıma yapılırsa, ayrı soğurma çizgisi transfer edilen ışımanın spektrumunda görünür. Her element veya molekül hidrojenin spektral dizisi gibi spektral çizgilerinin karakteristik bir grubunu gösterir. Bu çizgilerin kuvvetinin ve genişliğinin Spectoriskopik ölçümleri maddenin fiziksel özelliklerinin ve kompozisyonunun belirlenmesine izin verir.

Laboratuvar koşullarında bireysel elektronlar arasındaki etkileşimler enerji, dönme ve yük gibi spesifik özelliklerin ölçümüne izin veren parçacık detektörü aracılığıyla yapılabilir. Paul ve Penning tuzaklarının gelişimi yüklü parçacıkların uzun süreler boyunca küçük bir alanda tutulmasına izin verdi. Bu parçacık özelliklerinin kesin ölçümlerini yapabilir. Örneğin, bir seferde 10 aylık bir süreçte tek bir elektronun tutmakta Penning tuzağı kullanıldı. Elektronun manyetik momenti 1980’deki diğer bütün fiziksel sabitlerden daha kesin olarak 11. basamağa kadar bir hassasiyetle ölçüldü.

Elektronun enerjisinin dağılımın ilk video görüntüsü İsveç’te Şubat 2008’de Lund üniversitesinde bir takım tarafından alındı. Bilim adamları attosaniye etki denilen elektronun hareketini ilk defa gözlemlemeye izin vermiş çok kısa ışık flaşı kullandı.

Katı materyallerdeki elektronların dağılımı angle-resolved photoemission spectroscopy (ARPES) tarafından görselleştirildi. Bu teknik fotoelektrik etkisini karşılıklı uzayı(orijinal yapıyı anlamak için kullanılan periyodik yapıların matematiksel bir gösterimi) ölçmek için kullanılıyor. ARPES elektronun materyaldeki yönü, hızı ve dağılımı belirlemek için kullanılır.

Plazma uygulamaları[değiştir | kaynağı değiştir]

Parçacık demeti[değiştir | kaynağı değiştir]

A violet beam from above produces a blue glow about a Space shuttle model
Nasa rüzgâr tüneli testinde, uzay mekiği modeline tekrar giriş sırasındaki iyonize gazların etkisi simüle edilerek bir elektron demeti doğrultulur.

Elektron demeti kaynakta kullanılır. 0.1–1.3 mm kısa odak çapı boyunca enerji yoğunluklarına 107 W•cm−2‘ye kadar izin verirler ve genellikle dolgu maddesi gereksinmezler. Bu kaynak teknolojisi elektronların hedefe ulaşmadan önce gazla etkileşimini engellemek için vakumda yapılmalıdır. Kaynak için uygun olmayacak iletken maddeleri birleştirmek için kullanılır.

Elektron ışımlı basım (EBL) mikrometreden daha fazla çözünmelerde yarı iletkenleri aşındırma metodudur. Bu teknik yüksek maliyetli, yavaş çalışan, vakum için çalışması gereken, katıdaki elektronların dağılma eğilimi olan bir tekniktir. Son problem 10 nm’e kadar çözünülme limitlenir. Bu nedenle EBL özelleştirilmiş entegre devlerin küçük sayıda üretiminde kullanılır.

Elektron demeti süreci fiziksel özelliklerini değiştirmek veya medikal ve gıda ürünlerini temizlemek için metallere ışıma yaptırmak için kullanılır. Elektron demeti yoğun ışınımlanmada sıcaklığı artırmadan camları akışkanlaştırır veya sözde erime sağlar: örneğin, yoğun elektron ışıması aktivasyon enerjisinin aşamalı olarak düşmesine ve akma direnci düşmesine sebep olur.

Çizgisel parçacık hızlandırıcısı radyasyon terapisinde yüzeysel tümörleri tedavisi için elektronları yönetir. Elektron terapisi bazal hücreli karsinoma gibi deri lezyonlarını tedavi edebilir çünkü bir elektron demeti soğrulmadan limitli derinliğe(elektron enerjisi için 5-20 MeV aralığında 5 cm’ye kadar) zühul edebilir. Bir elektron demeti X-ray tarafından ışınımlanmış kısımların tedavisine ek olarak da kullanılır.

Parçacık hızlandırıcıları elektronları ve onların anti-parçacıklarını yüksek enerjine doğru ilerletmek için elektriksel alanı kullanır. Bu parçacıklar manyetik alana girdiklerinde senkrotron ışıması yaparlar. Bu ışımanın yoğunluğunun dönmeye bağlı olması durumu elektron demetini polarize eder. Bu sürece Sokolov-Ternov etkisi denir. Polarize olmuş elektron demetleri birçok deney için kullanılabilir. Ayrıca, senkrotron ışıması, elektron demetlerini soğutarak parçacıkların momentum yayılmalarını azaltır. Elektron ve pozitron demetleri gerekli enerjiye ulaşana kadar hızlandırılırlar ve çarpıştırılırlar. Parçacık detektörleri bu işlem sonucunda parçacıcık fiziğinin konusu olan ortaya çıkan enerjiyi gözlemler.

Görüntü[değiştir | kaynağı değiştir]

Düşük enerji elektron kırınımı (LEED) kristal materyal elektronların koşutlanmış ışık demeti bombardımanına tutma ve materyalin yapısını belirleme için kırımınım şeklinin sonuçlarını gözlemleme yöntemidir. Elektronların gerekli enerjisi 20-200 eV’dir genellikle. Yansıma yüksek enerji kırınımı (RHEED) tekniği kristal materyalin yüzünü karakterize etmek için farklı düşük açılarda açığa çıkmış elektron demetini kullanır. Demet enerjisi 8-20 keV aralığındadır ve oranın açıcı 1–4 derecedir. Elektron mikroskobu bir modeldeki elektronların odaklanmış demetini gösterir. Bazı elektronlar demet materyal ile etkileşince hareket yönü, açıcı bağlı fazı ve enerjisi gibi özelliklerini değiştirir. Mikroskop uzmanları elektron demetindeki bu değişimleri materyalin kararlı görünüşünü atomik olarak üretmek için kaydederler. Mavi ışıkta, geleneksel optik mikroskoplar yaklaşık 200 nm’lik kırınımla sınırlı çözünürlüğe sahiptir. Kıyasla elektron mikroskopları elektronun de Broglie dalga boyu ile sınırlıdır. Dalga boyu örneğin 100,000volt potansiyele karşın 0.0037 nm’dir. The Transmission Electron Aberration-Corrected Microscope bireysel atomları çözümlemek için fazlasıyla yeterli olan 0.05 nm’nin altında çözünürlüğe sahiptir. Bu yetisi elektron mikroskobunu yüksek çözünürlüklü görüntü için yararlı bir laboratuvar aleti yapar. Ama elektron mikroskopların muhafaza edilmesi masraflı pahalı aletlerdir. İki tür elektron mikroskobu vardır; geçirimli ve taramalı. Geçirimli elektron mikroskopları materyal parçası boyunca geçen elektron demetiyle, yük bağlaşık aygıtına veya fotografik slâyda lenslerle yansıtılarak tepegöz gibi işler. Taramalı elektron mikroskoplu televizyon setinde olduğu gibi çalışılmış örnekten görüngü üretmek için iyi odaklanmış elektrona rasteri taraması yapar. Büyütme oranı 100x’dan 1.000.000x’e kadardır ya da iki mikroskop türünden de daha fazladır. Taramalı tünel mikroskobu keskin metal ucundan çalışılmış materyale elektronların kuantum tünelini kullanır ve yüzeyinin atomik olarak çözünürlüklü görüntüsünü üretir.

Diğer uygulamalar[değiştir | kaynağı değiştir]

Serbest elektron lazerinde (FEL), göreli bir elektron demeti iki kutuplu alanları alternatif yönleri gösteren magnetin oklarını içeren dalgalandırıcı demetinden geçer. Elektronlar salınım sıklığında radyasyon alanını güçlendirmek için aynı elektronlarla uyumlu olarak etkileşen senkrotron ışımasını emer. FEL geniş sıklıklarla, mikrodalgalardan hafif X-raylere uyumlu yüksek parlaklık elektromanyetik radyasyonu emer. Bu araçlar üretim, iletişim ve yumuşak doku cerrahisi gibi değişik medikal alanlarla kullanılabilir.

Elektronlar laboratuvar araçlarında, bilgisayar ekranlarında ve televizyon setlerinde çoğunlukla gösterme aracı olarak kullanılan katot ışını tüpleri için önemlidirler. Aphotomultiper tüpte, fotokatoduna çarpan her foton saptanabilir bir akım darbesi üreten bir elektrocun çığı başlatır. Vakum tüpleri elektron akışını elektriksel sinyalleri idare etmek için kullanır ve elektronik teknolojinin gelişmesinde kritik bir rol oylarlar. Ama transistor gibi katıhal aygıtları onların çoğunlukla yerlerini aldı.

Kaynakça[değiştir | kaynağı değiştir]

  1. ^ Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; DictOrigins isimli refler için metin temin edilmemiş (Bkz: Kaynak gösterme)
  2. ^ Keithley, J. F. (1999). The Story of Electrical and Magnetic Measurements: From 500 B.C. to the 1940s (İngilizce). IEEE Press. ss. 15, 20. ISBN 978-0-7803-1193-0. 
  3. ^ Cajori, Florian (1917). A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories (İngilizce). Macmillan. s. 118. 
  4. ^ Myers, R. L. (2006). The Basics of Physics (İngilizce). Greenwood Publishing Group. s. 242. ISBN 978-0-313-32857-2. 
  5. ^ Farrar, W. V. (1969). "Richard Laming and the Coal-Gas Industry, with His Views on the Structure of Matter". Annals of Science (İngilizce). 25 (3), s. 243-254. doi:10.1080/00033796900200141. 
  6. ^ Barrow, J. D. (1983). "Natural Units Before Planck". Quarterly Journal of the Royal Astronomical Society (İngilizce). Cilt 24, s. 24-26. Bibcode:1983QJRAS..24...24B. 
  7. ^ Arabatzis, T. (2006). Representing Electrons: A Biographical Approach to Theoretical Entities (İngilizce). University of Chicago Press. ss. 70-74. ISBN 978-0-226-02421-9. 
  8. ^ Okamura, Sōgo (1994). History of Electron Tubes (İngilizce). IOS Press. s. 11. ISBN 978-90-5199-145-1. 
  9. ^ Stoney, G. J. (1894). "Of the "Electron," or Atom of Electricity". Philosophical Magazine (İngilizce). 38 (5), s. 418-420. doi:10.1080/14786449408620653. 
  10. ^ "electron, n.2". OED Online. March 2013. Oxford University Press. Accessed 12 April 2013 [1]
  11. ^ Soukhanov, A. H., (Ed.) (1986). Word Mysteries & Histories (İngilizce). Houghton Mifflin Company. s. 73. ISBN 978-0-395-40265-8. 
  12. ^ Guralnik, D. B., (Ed.) (1970). Webster's New World Dictionary (İngilizce). Prentice Hall. s. 450. 
  13. ^ Dahl (1997:55–58).
  14. ^ DeKosky, R. K. (1983). "William Crookes and the quest for absolute vacuum in the 1870s". Annals of Science (İngilizce). 40 (1), s. 1-18. doi:10.1080/00033798300200101. 
  15. ^ a b Leicester, H. M. (1971). The Historical Background of Chemistry (İngilizce). Courier Dover. ss. 221–222. ISBN 978-0-486-61053-5. 
  16. ^ Dahl (1997:64–78).
  17. ^ Zeeman, P. (1907). Lockyer, Norman (Ed.). "Sir William Crookes, F.R.S". Nature (İngilizce). 77 (1984), s. 1-3. Bibcode:1907Natur..77....1C. doi:10.1038/077001a0. 
  18. ^ Dahl (1997:99).
  19. ^ Frank Wilczek: "Happy Birthday, Electron" Scientific American, June 2012.
  20. ^ a b Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; dahl isimli refler için metin temin edilmemiş (Bkz: Kaynak gösterme)
  21. ^ a b c d Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; thomson isimli refler için metin temin edilmemiş (Bkz: Kaynak gösterme)
  22. ^ Wilson, R. (1997). Astronomy Through the Ages: The Story of the Human Attempt to Understand the Universe (İngilizce). CRC Press. s. 138. ISBN 978-0-7484-0748-4. 
  23. ^ Trenn, T. J. (1976). "Rutherford on the Alpha-Beta-Gamma Classification of Radioactive Rays". Isis (İngilizce). 67 (1), s. 61-75. doi:10.1086/351545. JSTOR 231134. 
  24. ^ Becquerel, H. (1900). "Déviation du Rayonnement du Radium dans un Champ Électrique". Comptes rendus de l'Académie des sciences (Fransızca). Cilt 130, s. 809-815. 
  25. ^ Buchwald and Warwick (2001:90–91).
  26. ^ Myers, W. G. (1976). "Becquerel's Discovery of Radioactivity in 1896". Journal of Nuclear Medicine (İngilizce). 17 (7), s. 579-582. PMID 775027. 
  27. ^ Kikoin, İ. K.; Sominskiy, M. S. (1961). "Abram Fedorovich Ioffe (on his eightieth birthday)". Uspehi Fiziçeskih Nauk (İngilizce). 3 (5), s. 798-809. Bibcode:1961SvPhU...3..79 |bibcode= length kontrol edin (yardım). doi:10.1070/PU1961v003n05ABEH005812.  Rusça özgün yayın: Kikoin, İ. K.; Sominskiy, M. S. (1960). "Академик А.Ф. Иоффе" (PDF). Uspehi Fiziçeskih Nauk (Rusça). 72 (10), s. 303-321. 
  28. ^ Das Gupta, N. N.; Ghosh, S. K. (1999). "A Report on the Wilson Cloud Chamber and Its Applications in Physics". Reviews of Modern Physics (İngilizce). 18 (2), s. 225-290. Bibcode:1946RvMP...18..225G. doi:10.1103/RevModPhys.18.225. 
  29. ^ a b c Smirnov, B. M. (2003). Physics of Atoms and Ions (İngilizce). Springer. ss. 14-21. ISBN 978-0-387-95550-6. 
  30. ^ Lewis, Gilbert (1916). "The Atom and the Molecule". Journal of the American Chemical Society (İngilizce). 38 (4), s. 762-786. doi:10.1021/ja02261a002. 
  31. ^ Arabatzis, T.; Gavroglu, K. (1997). "The chemists' electron". European Journal of Physics (İngilizce). 18 (3), s. 150-163. Bibcode:1997EJPh...18..150A. doi:10.1088/0143-0807/18/3/005. 
  32. ^ Langmuir, Irving (1919). "The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules". Journal of the American Chemical Society (İngilizce). 41 (6), s. 868-934. doi:10.1021/ja02227a002. 
  33. ^ Scerri, E. R. (2007). The Periodic Table (İngilizce). Oxford University Press. ss. 205-226. ISBN 978-0-19-530573-9. 
  34. ^ Massimi, M. (2005). Pauli's Exclusion Principle, The Origin and Validation of a Scientific Principle (İngilizce). Cambridge University Press. ss. 7-8. ISBN 978-0-521-83911-2. 
  35. ^ Uhlenbeck, G. E.; Goudsmith, S. (1925). "Ersetzung der Hypothese vom unmechanischen Zwang durch eine Forderung bezüglich des inneren Verhaltens jedes einzelnen Elektrons". Naturwissenschaften (Almanca). 13 (47), s. 953-954. Bibcode:1925NW.....13..953E. doi:10.1007/BF01558878. 
  36. ^ Pauli, Wolfgang (1923). "Über die Gesetzmäßigkeiten des anomalen Zeemaneffektes". Zeitschrift für Physik (Almanca). 16 (1), s. 155-164. Bibcode:1923ZPhy...16..155P. doi:10.1007/BF01327386. 
  37. ^ Falkenburg, B. (2007). Particle Metaphysics: A Critical Account of Subatomic Reality (İngilizce). Springer. s. 85. ISBN 978-3-540-33731-7. 
  38. ^ Schrödinger, Erwin (1926). "Quantisierung als Eigenwertproblem". Annalen der Physik (Almanca). 385 (13), s. 437-490. Bibcode:1926AnP...385..437S. doi:10.1002/andp.19263851302. 
  39. ^ Rigden, J. S. (2003). Hydrogen (İngilizce). Harvard University Press. ss. 59-86. ISBN 978-0-674-01252-3. 
  40. ^ Reed, B. C. (2007). Quantum Mechanics (İngilizce). Jones & Bartlett Publishers. ss. 275-350. ISBN 978-0-7637-4451-9. 
  41. ^ Dirac, P. A. M. (1928). "The Quantum Theory of the Electron". Proceedings of the Royal Society A (İngilizce). 117 (778), s. 610-624. Bibcode:1928RSPSA.117..610D. doi:10.1098/rspa.1928.0023. 
  42. ^ Panofsky, W. K. H. (1997). "The Evolution of Particle Accelerators & Colliders" (PDF). Beam Line (İngilizce). 27 (1), s. 36-44. 
  43. ^ Elder, F. R.; ve diğerleri. (1947). "Radiation from Electrons in a Synchrotron". Physical Review (İngilizce). 71 (11), s. 829-830. Bibcode:1947PhRv...71..829E. doi:10.1103/PhysRev.71.829.5. 
  44. ^ Hoddeson, L.; ve diğerleri. (1997). The Rise of the Standard Model: Particle Physics in the 1960s and 1970s (İngilizce). Cambridge University Press. ss. 25-26. ISBN 978-0-521-57816-5. 
  45. ^ Bernardini, C. (2004). "AdA: The First Electron–Positron Collider". Physics in Perspective (İngilizce). 6 (2), s. 156-183. Bibcode:2004PhP.....6..156B. doi:10.1007/s00016-003-0202-y. 
  46. ^ "Testing the Standard Model: The LEP experiments" (İngilizce). Avrupa Nükleer Araştırma Merkezi. 2008. 13 Şubat 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  47. ^ "LEP reaps a final harvest". CERN Courier (İngilizce). 40 (10). 2000. 
  48. ^ Prati, E.; De Michielis, M.; Belli, M.; Cocco, S.; Fanciulli, M.; Kotekar-Patil, D.; Ruoff, M.; Kern, D. P.; Wharam, D. A.; Verduijn, J.; Tettamanzi, G. C.; Rogge, S.; Roche, B.; Wacquez, R.; Jehl, X.; Vinet, M.; Sanquer, M. (2012). "Few electron limit of n-type metal oxide semiconductor single electron transistors". Nanotechnology (İngilizce). 23 (21), s. 215204. arXiv:1203.4811 $2. Bibcode:2012Nanot..23u5204P. CiteSeerX 10.1.1.756.4383 $2. doi:10.1088/0957-4484/23/21/215204. PMID 22552118. 
  49. ^ Frampton; Hung, P. Q.; Sher, Marc (2000). "Quarks and Leptons Beyond the Third Generation". Physics Reports (İngilizce). 330 (5-6), s. 263-348. arXiv:hep-ph/9903387 $2. Bibcode:2000PhR...330..263F. doi:10.1016/S0370-1573(99)00095-2.  "ilk1 P. H. " yazısı görmezden gelindi (yardım)
  50. ^ a b c Raith, W.; Mulvey, T. (2001). Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles (İngilizce). CRC Press. ss. 777-781. ISBN 978-0-8493-1202-1. 
  51. ^ a b c d e f g h The original source for CODATA is Mohr, P.J.; Taylor, B.N.; Newell, D.B. (2008). "CODATA recommended values of the fundamental physical constants". Reviews of Modern Physics. 80 (2), s. 633–730. arXiv:0801.0028 $2. Bibcode:2008RvMP...80..633M. CiteSeerX 10.1.1.150.1225 $2. doi:10.1103/RevModPhys.80.633. 
    Individual physical constants from the CODATA are available at: "The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty". National Institute of Standards and Technology. 14 Ekim 2013 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2009-01-15. 
  52. ^ "CODATA value: proton-electron mass ratio". 2006 CODATA recommended values (İngilizce). National Institute of Standards and Technology. 12 Haziran 2018 tarihinde kaynağından arşivlendi. 
  53. ^ Zombeck, M. V. (2007). Handbook of Space Astronomy and Astrophysics (İngilizce) (3. bas.). Cambridge University Press. s. 14. ISBN 978-0-521-78242-5. 
  54. ^ Murphy, M. T.; ve diğerleri. (2008). "Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe". Science (İngilizce). 320 (5883), s. 1611-1613. arXiv:0806.3081 $2. Bibcode:2008Sci...320.1611M. doi:10.1126/science.1156352. PMID 18566280. 
  55. ^ Zorn, J.C.; Chamberlain, G.E.; Hughes, V.W. (1963). "Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron". Physical Review. 129 (6), s. 2566–2576. Bibcode:1963PhRv..129.2566Z. doi:10.1103/PhysRev.129.2566. 
  56. ^ a b Odom, B.; ve diğerleri. (2006). "New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron". Physical Review Letters. 97 (3), s. 030801. Bibcode:2006PhRvL..97c0801O. doi:10.1103/PhysRevLett.97.030801. PMID 16907490. 
  57. ^ Anastopoulos, C. (2008). Particle Or Wave: The Evolution of the Concept of Matter in Modern Physics. Princeton University Press. ss. 261–262. ISBN 978-0-691-13512-0. 
  58. ^ Eichten, E.J.; Peskin, M.E.; Peskin, M. (1983). "New Tests for Quark and Lepton Substructure". Physical Review Letters. 50 (11), s. 811–814. Bibcode:1983PhRvL..50..811E. doi:10.1103/PhysRevLett.50.811. 
  59. ^ Gabrielse, G.; ve diğerleri. (2006). "New Determination of the Fine Structure Constant from the Electron g Value and QED". Physical Review Letters. 97 (3), s. 030802(1–4). Bibcode:2006PhRvL..97c0802G. doi:10.1103/PhysRevLett.97.030802. PMID 16907491. 
  60. ^ a b Curtis, L.J. (2003). Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach. Cambridge University Press. s. 74. ISBN 978-0-521-53635-6. 
  61. ^ Dehmelt, H. (1988). "A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius". Physica Scripta. Cilt T22, s. 102–10. Bibcode:1988PhST...22..102D. doi:10.1088/0031-8949/1988/T22/016. 
  62. ^ Meschede, D. (2004). Optics, light and lasers: The Practical Approach to Modern Aspects of Photonics and Laser Physics. Wiley-VCH. s. 168. ISBN 978-3-527-40364-6. 
  63. ^ Steinberg, R.I.; ve diğerleri. (1999). "Experimental test of charge conservation and the stability of the electron". Physical Review D. 61 (2), s. 2582–2586. Bibcode:1975PhRvD..12.2582S. doi:10.1103/PhysRevD.12.2582. 
  64. ^ Kaynak hatası: Geçersiz <ref> etiketi; bx2015 isimli refler için metin temin edilmemiş (Bkz: Kaynak gösterme)
  65. ^ J. Beringer (Particle Data Group); ve diğerleri. (2012). "Review of Particle Physics: [electron properties]" (PDF). Physical Review D. 86 (1), s. 010001. Bibcode:2012PhRvD..86a0001B. doi:10.1103/PhysRevD.86.010001. 
  66. ^ Back, H. O.; ve diğerleri. (2002). "Search for electron decay mode e → γ + ν with prototype of Borexino detector". Physics Letters B. 525 (1–2), s. 29–40. Bibcode:2002PhLB..525...29B. doi:10.1016/S0370-2693(01)01440-X. 
  67. ^ a b c d e Munowitz, M. (2005). Knowing, The Nature of Physical Law. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-516737-5. 
  68. ^ Kane, G. (October 9, 2006). "Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?". Scientific American. Erişim tarihi: 2008-09-19. 
  69. ^ Taylor, J. (1989). "Gauge Theories in Particle Physics". Davies, Paul (Ed.). The New Physics. Cambridge University Press. s. 464. ISBN 978-0-521-43831-5. 
  70. ^ a b Genz, H. (2001). Nothingness: The Science of Empty Space. Da Capo Press. ss. 241–243, 245–247. ISBN 978-0-7382-0610-3. 
  71. ^ Gribbin, J. (January 25, 1997). "More to electrons than meets the eye". New Scientist. Erişim tarihi: 2008-09-17. 
  72. ^ Levine, I.; ve diğerleri. (1997). "Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer". Physical Review Letters. 78 (3), s. 424–427. Bibcode:1997PhRvL..78..424L. doi:10.1103/PhysRevLett.78.424. 
  73. ^ Murayama, H. (March 10–17, 2006). Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic. Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories. La Thuile, Italy. arXiv:0709.3041 $2. Bibcode:2007arXiv0709.3041M. —lists a 9% mass difference for an electron that is the size of the Planck distance.
  74. ^ Schwinger, J. (1948). "On Quantum-Electrodynamics and the Magnetic Moment of the Electron". Physical Review. 73 (4), s. 416–417. Bibcode:1948PhRv...73..416S. doi:10.1103/PhysRev.73.416. 
  75. ^ Huang, K. (2007). Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields. World Scientific. ss. 123–125. ISBN 978-981-270-645-4. 
  76. ^ Foldy, L.L.; Wouthuysen, S. (1950). "On the Dirac Theory of Spin 1/2 Particles and Its Non-Relativistic Limit". Physical Review. 78 (1), s. 29–36. Bibcode:1950PhRv...78...29F. doi:10.1103/PhysRev.78.29. 
  77. ^ Sidharth, B.G. (2009). "Revisiting Zitterbewegung". International Journal of Theoretical Physics. 48 (2), s. 497–506. arXiv:0806.0985 $2. Bibcode:2009IJTP...48..497S. doi:10.1007/s10773-008-9825-8. 
  78. ^ a b Griffiths, David J. (1998). Introduction to Electrodynamics (3rd bas.). Prentice Hall. ISBN 978-0-13-805326-0. 
  79. ^ Crowell, B. (2000). Electricity and Magnetism. Light and Matter. ss. 129–152. ISBN 978-0-9704670-4-1. 
  80. ^ Mahadevan, R.; Narayan, R.; Yi, I. (1996). "Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field". The Astrophysical Journal. Cilt 465, s. 327–337. arXiv:astro-ph/9601073 $2. Bibcode:1996ApJ...465..327M. doi:10.1086/177422. 
  81. ^ Rohrlich, F. (1999). "The Self-Force and Radiation Reaction". American Journal of Physics. 68 (12), s. 1109–1112. Bibcode:2000AmJPh..68.1109R. doi:10.1119/1.1286430. 
  82. ^ Georgi, H. (1989). "Grand Unified Theories". Davies, Paul (Ed.). The New Physics. Cambridge University Press. s. 427. ISBN 978-0-521-43831-5. 
  83. ^ Blumenthal, G.J.; Gould, R. (1970). "Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases". Reviews of Modern Physics. 42 (2), s. 237–270. Bibcode:1970RvMP...42..237B. doi:10.1103/RevModPhys.42.237. 
  84. ^ Chen, S.-Y.; Maksimchuk, A.; Umstadter, D. (1998). "Experimental observation of relativistic nonlinear Thomson scattering". Nature. 396 (6712), s. 653–655. arXiv:physics/9810036 $2. Bibcode:1998Natur.396..653C. doi:10.1038/25303. 
  85. ^ Beringer, R.; Montgomery, C.G. (1942). "The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation". Physical Review. 61 (5–6), s. 222–224. Bibcode:1942PhRv...61..222B. doi:10.1103/PhysRev.61.222. 
  86. ^ Buffa, A. (2000). College Physics (4th bas.). Prentice Hall. s. 888. ISBN 978-0-13-082444-8. 
  87. ^ Eichler, J. (2005). "Electron–positron pair production in relativistic ion–atom collisions". Physics Letters A. 347 (1–3), s. 67–72. Bibcode:2005PhLA..347...67E. doi:10.1016/j.physleta.2005.06.105. 
  88. ^ Hubbell, J.H. (2006). "Electron positron pair production by photons: A historical overview". Radiation Physics and Chemistry. 75 (6), s. 614–623. Bibcode:2006RaPC...75..614H. doi:10.1016/j.radphyschem.2005.10.008. 
  89. ^ Quigg, C. (June 4–30, 2000). The Electroweak Theory. TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium. Boulder, Colorado. s. 80. arXiv:hep-ph/0204104 $2. Bibcode:2002hep.ph....4104Q. 
  90. ^ Mulliken, R.S. (1967). "Spectroscopy, Molecular Orbitals, and Chemical Bonding". Science. 157 (3784), s. 13–24. Bibcode:1967Sci...157...13M. doi:10.1126/science.157.3784.13. PMID 5338306. 
  91. ^ Burhop, E.H.S. (1952). The Auger Effect and Other Radiationless Transitions. Cambridge University Press. ss. 2–3. ISBN 978-0-88275-966-1. 
  92. ^ Grupen, C. (2000). "Physics of Particle Detection". AIP Conference Proceedings. Cilt 536, s. 3–34. arXiv:physics/9906063 $2. doi:10.1063/1.1361756. 
  93. ^ Jiles, D. (1998). Introduction to Magnetism and Magnetic Materials. CRC Press. ss. 280–287. ISBN 978-0-412-79860-3. 
  94. ^ Löwdin, P.O.; Erkki Brändas, E.; Kryachko, E.S. (2003). Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin. Springer. ss. 393–394. ISBN 978-1-4020-1290-7. 
  95. ^ Pauling, L.C. (1960). The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry (3rd bas.). Cornell University Press. ss. 4–10. ISBN 978-0-8014-0333-0. 
  96. ^ McQuarrie, D.A.; Simon, J.D. (1997). Physical Chemistry: A Molecular Approach. University Science Books. ss. 325–361. ISBN 978-0-935702-99-6. 
  97. ^ Daudel, R.; ve diğerleri. (1974). "The Electron Pair in Chemistry". Canadian Journal of Chemistry. 52 (8), s. 1310–1320. doi:10.1139/v74-201. 
  98. ^ Staff (August 26, 2008). "Special Relativity". Stanford Linear Accelerator Center. 12 Aralık 2011 tarihinde kaynağından arşivlendi. Erişim tarihi: 2008-09-25. 
  99. ^ Adams, S. (2000). Frontiers: Twentieth Century Physics. CRC Press. s. 215. ISBN 978-0-7484-0840-5. 


Kaynak hatası: <ref> "note" adında grup ana etiketi bulunuyor, ancak <references group="note"/> etiketinin karşılığı bulunamadı ya da kapatma </ref> eksik. (Bkz: Kaynak gösterme)