什么是“电子”?，电子具体指什么

听起来可能令人惊讶，但没有人真正知道电子是什么。这个基本问题是许多现代物理学背后的驱动力，并最终导致了量子场论的发展。

要回答“什么是电子？”这个问题，您可能会认为第一步是观察电子。然而，说起来容易做起来难。电子太小而无法观察到—— 我们可以观察到的最小的东西是原子，即使使用传统显微镜也无法看到。

因此，虽然我们无法观察电子，但我们可以观察它的行为，更具体地说是它的能量。目前，这是使用彭宁陷阱来完成的。潘宁陷阱是20 世纪70 年代开发的一种专门设备，用于长时间捕获颗粒以进行精确测量。

需要注意的重要一点是，当我们进行能量测量时，我们实际上测量的是单个离子或中心核周围的电子，而不是单个电子。

事实上，正是这种测量能量的方法导致了J.J. Thompson 在1879 年发现了电子。这一发现随后终结了原子是最小粒子的观点，汤普森提出原子是由包围的电子组成的。由带正电荷的汤制成的李子布丁模型。

然而，当欧内斯特·卢瑟福与盖革和马斯登进行著名的金箔实验时，情况并非如此。他得出结论，原子的质量集中在其中心，因此提出建立一个具有正中心核的模型。带负电的电子。

这个模型在尼尔斯·玻尔的帮助下得到了进一步发展，但他假设电子存在于轨道上，即围绕中心核/恒星，而不是随机分布电子。存在于围绕中心正核的轨道中。

您现在应该能够使用任何模型来解释您所观察到的内容。氢的光谱分析揭示了一组离散的发射线，玻尔模型将其解释为电子在轨道之间的跃迁。然而，玻尔模型只能描述氢或其他单电子原子（例如电离氦）的发射光谱。

对于多电子原子，光谱分析揭示了玻尔模型无法解释的更多离散射线。

量子模型接管这里。有关电子的所有已知信息并不存在于精确定义的轨道周围，而是存在于原子周围的分布中，通常称为电子云。电子云模型由埃尔文·薛定谔和沃纳·海森堡于1926 年开发，可以用随机波（特别是薛定谔波动方程）来描述，类似于电子在原子内占据的状态或“轨道”。驻波。

在量子模型中，这些态或轨道取决于一组量子数，例如主量子数n、角动量数l、磁数m 和自旋数s。正是这些不同的量子数以概率云的形式定义了电子的位置和动量，并描述了玻尔模型中未考虑的发射线。

另一种观点认为电子是概率云而不是不同的轨道状态，可以更好地解释物质的行为。然而，尽管它实现了玻尔模型无法实现的目标，但它未能揭示电子的本质及其质量来自何处。

为了更深入，我们需要更准确地描述电子特性和结构的模型。这正是纳西姆·哈拉曼提出的广义全息模型所提供的。

这种方法首先将能量的基本位定义为普朗克尺度上的振动球形单位，称为普朗克球形单位（PSU）。此外，他借鉴物理学家大卫·博姆、雅各布·贝肯斯坦、斯蒂芬·霍金、杰拉尔德·赫夫特和伦纳德·萨斯金德的工作，指出球形系统的能量（或信息）与其体积内的PSU 数量成正比。球体的数量（体积熵）和球体地平线上可用的PSU 数量（表面熵）。

外部和内部之间的这种全息关系定义了系统在任何时刻所。。的质量，从而定义了系统的质量能量密度，或者用大卫·博姆的话来说，定义了它的膨胀和折叠。

问题是，这种方法也可以扩展到电子吗？

回答这个问题的第一步是考虑电子的空间范围及其周围的信息量。因此，从电子云可以被视为“电子”相干信息场的前提出发，我们可以不将电子视为一个单独的系统，而将电子视为从质子向外空间延伸。关于它。氢周围的半径玻尔原子电子云的半径。使用这种方法，我们获得了全息质量体积比（转移电势）和电子质量的解，该解与实验测量的电子质量相当。我们现在有了一个模型，不仅可以预测电子的精确质量，还可以让我们从物理上理解其结构，直至普朗克长度尺度。

电子作为时空普朗克尺度粒子结构的连贯集体行为的新图提供了对电子特性的更深入的理解。

来源：科学博客

作者：阿米拉·瓦尔·贝克

年份：二哥

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