跳转到内容

电子：修订间差异

编辑链接
本页使用了标题或全文手工转换
维基百科，自由的百科全书
以互动方式浏览历史
←上一版本下一版本→
删除的内容 添加的内容
可视化wikitext
Jotterbot（留言 | 贡献）
3,469次编辑
小 機器人 修改: yo:Elektroni
老陳（留言 | 贡献）
延伸确认用户
29,072次编辑
內容擴充,翻譯自en:Electron
第52行： 第52行：


[[玻尔]]的[[玻尔模型]]：在[[经典力学]]的框架之下，行星轨道模型有一个严重的问题不能解释：运动着的电子会产生电磁波，而产生电磁波就要消耗能量，最终电子将会一头撞上原子核（就像能量耗尽的[[人造卫星]]最终会进入[[地球]][[大气层]]）。因此，要解释这一问题必须借助于[[量子力学]]的力量。玻尔借助于[[氢原子]][[光谱]]和量子力学提出了他的壳层模型。在这一模型中，电子会在原子核外某一固定的轨道层上运动，层与层之间互不干扰。距离原子核越远的电子层能量越高，电子跃迁到距离核更近的轨道上时会以光量子的形式施放出能量。相反的，从低层到高层则需要吸收能量。
[[玻尔]]的[[玻尔模型]]：在[[经典力学]]的框架之下，行星轨道模型有一个严重的问题不能解释：运动着的电子会产生电磁波，而产生电磁波就要消耗能量，最终电子将会一头撞上原子核（就像能量耗尽的[[人造卫星]]最终会进入[[地球]][[大气层]]）。因此，要解释这一问题必须借助于[[量子力学]]的力量。玻尔借助于[[氢原子]][[光谱]]和量子力学提出了他的壳层模型。在这一模型中，电子会在原子核外某一固定的轨道层上运动，层与层之间互不干扰。距离原子核越远的电子层能量越高，电子跃迁到距离核更近的轨道上时会以光量子的形式施放出能量。相反的，从低层到高层则需要吸收能量。

==物理特性==
===分類===
[[File:Standard Model of Elementary Particles.svg|right|thumb|350px|alt=A table with four rows and four columns, with each cell containing a particle identifier|基本粒子的標準模型。電子位於左下方。]]
在[[粒子物理學]]裏，根據[[標準模型]]，電子屬於[[亞原子粒子]]中的[[輕子]]類。輕子是[[基本粒子]]。在所有帶電的輕子中，電子的[[質量]]最小，屬於第一代基本粒子。[[渺子]]和[[陶子]]分別為第二代和第三代的輕子。它們的[[電荷量]]、[[自旋]]和[[基本交互作用]]，都與電子相同；質量都大於電子。輕子與[[夸克]]的主要不同點是輕子不涉及[[強交互作用]]。輕子的自旋是半[[奇數]]。根據[[費米子]]的定義，輕子是[[費米子]]。電子的自旋是 <math>1/2\,\!</math><ref name="raith">{{cite book
|first=Wilhelm|last=Raith
|coauthors=Mulvey, Thomas|year=2001|title=Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles
|publisher=CRC Press|isbn=0849312027|pages=pp. 777–781}}</ref> 。

===基本性質===
電子的[[固有質量|質量]]大約為 9.109 &times; 10<sup>-31</sup> 公斤或 5.489 &times; 10<sup>-4</sup> [[原子質量單位|amu]]<ref name="CODATA"/>。根據[[阿爾伯特·愛因斯坦]]的[[質能等價|質能等價原理]]，這質量等價於 0.511&nbsp;MeV [[靜止能量]]。質子質量大約為電子質量的 1836 倍<ref name=nist_codata_mu>{{citation
|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme
|title=CODATA value: proton-electron mass ratio
|series=2006 CODATA recommended values|publisher=National Institute of Standards and Technology|accessdate=2009-07-18}}</ref>。天文測量顯示出，至少在最近這半個[[宇宙的年齡]]期間，這質量比例都保持穩定不變，就如同標準模型所預測的一樣<ref>{{citation
|last=Murphy|first=Michael T.|coauthors=Flambaum, Victor V.; Muller, Sébastien; Henkel, Christian
|title=Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe
|journal=Science|date=2008-06-20|volume=320
|issue=5883|pages=pp. 1611-1613 |url=http://www.sciencemag.org/cgi/content/abstract/320/5883/1611|accessdate=2008-09-03
|doi=10.1126/science.1156352
|pmid=18566280}}</ref>。

電子帶有的[[電量]]是[[基本電荷]]電量： -1.602 &times; 10<sup>-19</sup> [[庫侖]]<ref name="CODATA">The original source for CODATA is:
:{{citation
|last=Mohr|first=Peter J.
|coauthors=Taylor, Barry N.; Newell, David B.
|title=CODATA recommended values of the fundamental physical constants|journal=Reviews of Modern Physics
|date=2006-06-06|volume=80|pages=pp. 633-730
|doi=10.1103/RevModPhys.80.633}}
Individual physical constants from the CODATA are available at:
:{{citation
|url=http://physics.nist.gov/cuu/
|title=The NIST Reference on Constants, Units and Uncertainty
|publisher=National Institute of Standards and Technology|accessdate=2009-01-15}}</ref>。這是亞原子粒子所使用的[[原子單位制|電荷單位]]的電量。有些物理學家會提出疑問：電子與質子的電荷量絕對值是否有可能不相等？但是，使用最尖端、最準確的儀器於精心設計的實驗，物理學家仍舊無法證實這疑問的正確性<ref>{{citation
|last=Zorn|first=Jens C.
|coauthors=Chamberlain, George E.; Hughes, Vernon W.
|title=Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron
|journal=Physical Review|year=1963
|volume=129|issue=6|pages=pp. 2566-2576
|doi=10.1103/PhysRev.129.2566}}</ref>。[[基本電荷]]通常用符號 <math>e\,\!</math> 表示，電子則用符號 <math>e^- \,\!</math> 表示；其中，負號表示帶有負電荷。[[正子]]表示為 <math>e^+ \,\!</math> ；除了帶有電荷的正負號不同以外，正子與電子的其它性質都相同。

電子擁有內在的[[角動量]]，稱為[[自旋]]。電子的[[自旋量子數]]為 <math>s=1/2\,\!</math> 。通常，當談到這性質時，電子會被指為是一種[[自旋1/2]] 粒子。對於這種粒子，自旋角動量是 <math>\sqrt{3}\hbar/2\,\!</math><ref group=note>自旋的角動量 <math>S\,\!</math> 是從自旋量子數 <math>s=1/2\,\!</math> 計算而得：
:<math>S = \sqrt{s(s + 1)} \hbar =\frac{\sqrt{3}}{2} \hbar \,\!</math> 。
</ref>。而任何有關自旋的[[射影]]於任意坐標軸的測量，得到答案只能為 <math>\pm \hbar/2\,\!</math> 。沿著自旋軸，電子的內在[[磁矩]]大約為 1 [[波耳磁元]]，或等於 {{nowrap|9.274 009 15(23) × 10<sup>−24</sup> joule/tesla}}<ref name="CODATA"/> 。電子的自旋[[取向]]，相對於動量的方向，定義了基本粒子{{link-en|螺旋性|helicity (particle physics)}}。

電子沒有任何{{link-en|次結構|preon}}<ref name="prl50">{{citation
|last=Eichten|first=Estia J.
|coauthors=Lane, Kenneth D.; Peskin, Michael E.
|title=New Tests for Quark and Lepton Substructure
|journal=Physical Review Letters|year=1983
|volume=50|pages=pp. 811-814|issue=11
|doi=10.1103/PhysRevLett.50.811
}}</ref>，物理學家認為電子是個[[點電荷]]，不占有任何空間，是一個[[點粒子]]<ref name="curtis74">{{citation
|last=Curtis|first=Lorenzo J.|pages=pp. 74
|year=2003|title=Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach
|publisher=Cambridge University Press
|isbn=0521536359}}</ref>。從觀測束縛於{{link-en|潘寧阱|Penning trap}}內的電子而得到的實驗結果，物理學家推斷電子半徑的上限為 10<sup>−22</sup> 公尺<ref>{{citation
|last=Dehmelt|first=Hans
|title=A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius
|journal=Physica Scripta
|year=1988|volume=T22|pages=pp. 102-110
|doi=10.1088/0031-8949/1988/T22/016}}</ref>。{{link-en|經典電子半徑|classical electron radius}}是 2.8179 &times; 10<sup>-15</sup> 。這個結果是從經典電動力學和狹義相對論的理論推論出來的，並沒有使用到量子力學理論<ref group=note>從[[靜電學]]理論，一個半徑為 <math>r\,\!</math> ，電荷量為 <math>e\,\!</math> 的圓球的[[勢能]] <math>E_{\mathrm p}\,\!</math> 為
:<math>E_{\mathrm p} = \frac{e^2}{8\pi \epsilon_0 r}\,\!</math> ；

其中，<math>\epsilon_0\,\!</math> 是[[真空電容率]]。

[[靜止質量]]為 <math>m_0\,\!</math> 的電子的[[靜止能量]] <math>E_{\mathrm p}\,\!</math> 是
:<math>E_{\mathrm p} = m_0 c^2,\,\!</math>；

其中，<math>c\,\!</math> 是[[光速]]。

設定這兩個公式等值，則可得到經典電子半徑 <math>r\,\!</math> 。</ref>。

很多基本粒子會{{link-en|自發衰變|particle decay}}成質量更輕的粒子。[[渺子]]就是一個很好的粒子，渺子會[[衰變]]成一個電子、一個[[微中子]]和一個[[反微中子]]。渺子的[[指数衰减#衰减速率的测定#平均寿命|平均壽命]]為 2.2 &times; 10<sup>-6</sup> 秒。物理學家從理論論證，認為電子很穩定：電子是質量最輕的[[帶電粒子]]，電子的衰變會違反[[電荷守恆定律]]。電子平均壽命的實驗最低限是 4.6 &times; 10<sup>26</sup> 年，[[置信區間]]是 90%
<ref>{{citation
|last=Yao|first=W.-M.|coauthors=Particle Data Group
|title=Review of Particle Physics
|journal=Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics
|month=July|year=2006|volume=33
|issue=1|pages=pp. 77-115
|doi=10.1088/0954-3899/33/1/001}}</ref>。

===量子性質===
[[File:Double-slit experiment results Tanamura 2.jpg|thumb|left|350px|圖 (11) ，經過一段時間，抵達偵測屏障的電子，一顆顆地累積，顯示出干涉圖案]]
如同所有其它粒子，電子具有[[波動性]]。這性質稱為[[波粒二象性]]。在[[雙縫實驗]]裏，電子的波動性質，使得通過兩條狹縫的電子波互相[[干涉]]，造成了顯示於偵測屏障的明亮條紋和黑暗條紋，這就是雙縫實驗著名的[[干涉 (物理學)|干涉圖案]]。實驗者又發現，電子總是以一顆顆粒子的形式抵達偵測屏障<ref name="Feynman_2006">{{citation|last = 費曼|first = 理查|authorlink = 理查·費曼|last2 = 雷頓|first2 = 羅伯|last3 = 山德士|first3 = 馬修|title = 費曼物理學講義 III (1) 量子行為|publisher =天下文化書|location =台灣|date = 2006|pages = pp. 38-60|isbn = 986-417-672-2 }}</ref>。電子的波動行為可以用[[複值]]的含時[[波函數]] <math>\psi\,\!</math> 來描述。波函數在某位置 <math>\mathbf{r}\,\!</math> 與時間 <math>t\,\!</math> 的值 <math>\psi(\mathbf{r},\,t)\,\!</math> ，稱為[[量子幅]]。電子在時間 <math>t\,\!</math> 處於位置 <math>\mathbf{r}\,\!</math> 的[[機率密度]]則是量子幅的[[絕對值]]的平方 <math>|\psi(\mathbf{r},\,t)|^2\,\!</math> 。

[[File:Asymmetricwave2.png|right|thumb|alt=A three dimensional projection of a two dimensional plot. There are symmetric hills along one axis and symmetric valleys along the other, roughly giving a saddle-shape|在一維[[盒中粒子|盒子]]內的兩顆[[全同粒子|全同]]費米子的[[對稱|反對稱]]波函數。假若粒子對換位置，波函數的正負號也會改變。]]

電子是[[全同粒子]]。沒有任何方法能夠分辨出這個電子與那個電子有甚麼不一樣；沒有任何方法能夠區分出，在一群電子之中，哪一個電子是哪一個電子。在量子力學裏，這意味著一對相互作用的電子，必須能夠對換位置，而不會造成整個系統任何可觀測到的改變。費米子（包括電子）的波函數是[[對稱|反對稱]]的：假若兩個電子 A 、B 對換位置 <math>\mathbf{r}_1\,\!</math> 、<math>\mathbf{r}_2\,\!</math> ，則整個系統的波函數的正負號會改變；也就是說 <math>\psi(\mathbf{r}_1,\,\mathbf{r}_2)= - \psi(\mathbf{r}_2,\,\mathbf{r}_1)\,\!</math> 。在這公式內，波函數 <math>\psi\,\!</math> 的第一個參數設定電子 A 的位置，第二個參數設定電子 B 的位置。所以，在左手邊，電子 A 的位置是 <math>\mathbf{r}_1\,\!</math> ，電子 B 的位置是 <math>\mathbf{r}_2\,\!</math> ；而在右手邊，電子 A 的位置是 <math>\mathbf{r}_2\,\!</math> ，電子 B 的位置是 <math>\mathbf{r}_1\,\!</math> 。左手邊波函數的數值是右手邊波函數的數值乘以 -1 。由於，取絕對值這動作抵銷了乘以 -1 的效應。對換位置並沒有改變系統的機率密度。

假設兩個電子都佔有同樣的位置 <math>\mathbf{r}_0\,\!</math> ，那麼，<math>\psi(\mathbf{r}_0,\,\mathbf{r}_0)= - \psi(\mathbf{r}_0,\,\mathbf{r}_0)\,\!</math> ，唯一的可能解答是 <math>\psi(\mathbf{r}_0,\,\mathbf{r}_0)=0\,\!</math> 。所以，兩個電子佔有同樣的位置的機率是 0 。這結果就是著名的[[包立不相容原理]]：任意兩個電子都不能佔有同樣的量子態。這原理解釋了許多有關電子在原子內的性質。例如，在原子內，一個[[原子軌域]]裏，最多只能有兩個束縛電子，而這兩個束縛電子的自旋波函數必須是反對稱的。

===虛粒子===
{{main article|虛粒子}}
物理學家認為，空間會繼續不停地創生一對一對的虛粒子，像正子和電子，而在生存短暫的一段時間後，這些成對的虛粒子會互相摧毀對方<ref>{{citation
|last=Kane|first=Gordon|date=2006-10-09|url=http://www.sciam.com/article.cfm?id=are-virtual-particles-rea&topicID=13
|title=Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?
|publisher=Scientific American
|accessdate=2008-09-19}}</ref>。在這過程裏，創生虛粒子所需要的能量[[真空漲落|漲落]] <math>\Delta E\,\!</math> ，虛粒子能夠被偵測所需要的存在時間 <math>\Delta t\,\!</math> ，都綜合地表達於[[海森堡不確定原理]]所設定的偵測底限， <math>\Delta E \Delta t \ge \hbar\,\!</math> ；其中，<math>\hbar\,\!</math> 是[[約化普朗克常數]]。實際而言，創生這些虛粒子所需要的能量 <math>\Delta E\,\!</math> ，可以從真空暫時借用一段時間 <math>\Delta t\,\!</math> ，只要它們的乘積不大於約化普朗克常數 <math>\hbar\,\!</math> 。這樣，才不會被偵測出來。根據這理論，對於虛電子，<math>\Delta t\,\!</math> 最多是 {{nowrap|1.3 × 10<sup>−21</sup> 秒}}<ref group=note>根據[[海森堡不確定原理]]和[[質能方程式]]：
:<math>\Delta t\le \hbar/\Delta E=\hbar/m_e c^2\approx 1.3 \times 10^{ - 21}\ [\text{sec}]\,\!</math> ；

其中， <math>m_e\,\!</math> 是電子的質量。</ref>。

[[File:Virtual pairs near electron.png|right|thumb|alt=A sphere with a minus sign at lower left symbolizes the electron, while pairs of spheres with plus and minus signs show the virtual particles|right|300px|thumb|略圖顯示電子-正子虛偶的隨機性地出現於一個電子（左下方）的附近。]]

如右圖，電子-正子虛偶會隨機性地出現於一個電子（圖內左下方）的附近。當電子-正子虛偶尚然存在的時候，新創生的正子，因為[[庫侖定律|庫侖作用]]，會感受到原本電子施加的吸引力；而新電子則會感受到排斥力。這現象稱為{{link-en|真空極化|vacuum polarization}}。真空變的就好像一個具有[[電容率]] <math>\epsilon > 1\,\!</math> 的[[介電質]]。因此，電子的有效電荷量變的小於真實值量，而且隨著離原本電子距離的增加而遞減<ref name="genz">{{citation
|first=Henning|last=Genz|year=2001
|title=Nothingness: The Science of Empty Space
|publisher=Da Capo Press|isbn=0738206105
|pages=pp. 241-243, 245-247
}}</ref>。於 1997 年，使用日本{{link-en|崔斯坦粒子加速器|KEKB (accelerator)}}，真空極化理論得到實驗的強力證實<ref>{{citation
|last=Levine|first=I.|coauthors=TOPAZ Collaboration
|title=Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer
|journal=Physical Review Letters|year=1997
|volume=78|pages=pp. 424-427
|doi=10.1103/PhysRevLett.78.424}}</ref>。對於電子的質量，虛粒子也會造成屏蔽效應<ref>{{citation
|first=Hitoshi|last=Murayama
|title=Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic
|booktitle=Proceedings of the XLIInd Rencontres de Moriond on Electroweak Interactions and Unified Theories
|location=La Thuile, Italy|pages=pp. 4
|id={{arxiv|0709.3041}}
|accessdate=2008-09-30}}—對於尺寸為[[普朗克長度]]的電子，這篇論文給出 9% 質量差值。</ref>。

虛粒子交互作用能夠解釋，在電子的內在[[磁矩]]與[[波耳磁元]]之間，微小的偏差（大約是磁矩的 0.1% ），稱為{{link-en|異常磁矩|anomalous magnetic moment}}<ref name=Hanneke>{{citation
|last=Odom|first=B.
|coauthors=Hanneke, D.; D'Urso, B.; Gabrielse, G.
|title=New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron
|journal=Physical Review Letters|year=2006
|volume=97|pages=030801(1-4)
|doi=10.1103/PhysRevLett.97.030801}}</ref>。這理論結果超特準確地與實驗測定的數值相符合。無可否認地，[[量子電動力學]]交出了一份漂亮的成績單<ref>{{citation
|first=Kerson|last=Huang|year=2007
|pages=pp. 123-125|publisher=World Scientific
|title=Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields|isbn=9812706453}}</ref>。

在經典物理裏，一個物體的[[角動量]]和[[磁矩]]相依於其物理尺寸。因此，無尺寸電子擁有這些性質的概念實在令人百思。一個可能合理的解釋為，在電子本身所產生的電場，能夠創生[[虛光子]]。這些虛光子促使電子快速地震顫，稱為[[顫動]]，因而造成電子的[[進動]]。經過過濾掉[[漲落]]後，淨運動是[[圓周運動]]。這奇特的運動造成了電子的自旋和磁矩<ref name="curtis74"/><ref>{{citation
|last=Sidharth|first=Burra G.
|title=Revisiting Zitterbewegung
|journal=International Journal of Theoretical Physics
|month=August|year=2008
|id={{arxiv|0806.0985}}
|access-date=2008-11-10|doi=10.1007/s10773-008-9825-8
|volume=48
|pages=pp. 497-506}}</ref>。在原子裏，虛光子的創生可以解釋，做[[譜線]]實驗觀察到的[[蘭姆位移]]<ref name="genz"/>。

===作用力===
一個電子所產生的電場，除了會施加吸引力於像質子一類的帶正電粒子，還會施加排斥力於帶負電粒子。這些作用力遵守[[庫侖定律]]。根據經典電動力學，一個任意移動的帶電粒子，所產生的[[推遲勢]]，稱為[[黎納-維謝勢]]。從黎納-維謝勢，可以計算出任意移動的帶電粒子所產生的電場和磁場。應用[[狹義相對論]]，也可以推導出同樣的磁場。一群電子在空間中的移動形成了[[電流]]。[[安培定律]]描述電流與其產生的磁場之間的關係。

[[Image:Lorentz force.svg|right|thumb|250px|不同電荷量 <math>q\,\!\,\!</math> 的帶電粒子，由於磁場 <math>\mathbf{B}\,\!\,\!</math> （磁場方向從銀幕內指出來）的影響，感受到勞侖茲力的作用，所呈現的可能運動軌道。]]

一個移動於磁場的電子，會感受到[[勞侖茲力]]的作用，而這勞侖茲力垂直於磁場與電子速度兩個向量所決定的平面，是[[向心力]]，促使電子按照螺旋軌道移動於磁場。螺旋軌道的半徑稱為[[迴轉半徑]]。這螺旋運動所涉及的[[加速度]]，使得電子開始發射[[同步輻射]]<ref>{{citation
|last=Mahadevan|first=Rohan
|coauthors=Narayan, Ramesh; Yi, Insu
|title=Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field
|journal=Astrophysical Journal|year=1996
|volume=465|pages=pp. 327-337
|id={{arxiv|astro-ph|9601073v1}}
|accessdate=2008-09-28
|doi=10.1086/177422}}</ref>。非相對論性電子所發射的電磁輻射，稱為[[迴旋輻射]]。發射電磁輻射的同時，電子也會感受到一種[[後座力|反衝力]]，稱為[[阿布拉罕-勞侖茲-狄拉克力]]，使得電子的移動速度減緩。阿布拉罕-勞侖茲-狄拉克力，是由電子自身產生的電磁場，作用於自己的作用力<ref>{{citation
|last=Rohrlich|first=Fritz
|title=The self-force and radiation reaction
|journal=American Journal of Physics
|year=1999|month=December|volume=68
|issue=12|pages=pp. 1109-1112
|doi=10.1119/1.1286430}}</ref>。

[[File:Bremsstrahlung.svg|thumb|left|250px|alt=A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon|移動於[[原子核]]的電場，一個電子因被偏轉而發射制動輻射。能量的改變 <math>E_2 - E_1\,\!</math> 決定了發射的[[光子]]的頻率。]]
在[[量子電動力學]]裏，粒子與粒子之間的[[電磁交互作用]]，是由[[光子]]從中傳達的。一個不呈加速度運動的孤立電子，是無法發射或吸收真實光子的。因為，這樣做會違背[[能量守恆定律]]和[[動量守恆定律]]。然而，虛光子並無這禁忌。虛光子可以傳輸動量於兩個帶電粒子之間。例如，兩個帶電粒子互相交換虛光子這動作，造成了庫侖力<ref>{{ citation
|last=Georgi|first=Howard|year=1989
|title=The New Physics|editor=Davies, Paul
|chaptertitle=Grand Unified Theories
|publisher=Cambridge University Press
|isbn=0521438314|pages=pp. 427}}</ref>。假設，一個移動中的電子，由於遭遇到一個帶電粒子（像質子）的作用，而產生{{link-en|偏轉|deflection (physics)}}，則電子可能會發射電磁輻射；電子的加速度運動會造成[[制動輻射]]的發射<ref>{{citation|last=Blumenthal
|first=George J.|coauthors=Gould, Robert J.
|title=Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases
|journal=Reviews of Modern Physics
|year=1970|volume=42|pages=pp. 237-270
|doi=10.1103/RevModPhys.42.237}}</ref>。

[[康普頓散射]]是光子與自由電子之間的[[彈性碰撞]]。這種碰撞涉及動量和能量的傳輸於兩個粒子之間，會改變光子的波長。改變的波長差值稱為'''康普頓位移'''<ref group=note>波長的差值 <math>\Delta \lambda\,\!</math> ，相依於反衝的角度 <math>\theta\,\!</math> 。其關係為：
:<math>\Delta \lambda = \frac{h}{m_ec} (1 - \cos \theta)\,\!</math> 。</ref>。這差值的最大值，稱為[[康普頓波長]]<ref>{{cite web
|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1927/
|title=The Nobel Prize in Physics 1927
|publisher=The Nobel Foundation
|accessdate=2008-09-28}}</ref> ，以方程式表達為 <math>h/m_e c\,\!</math> ；其中，<math>h\,\!</math> 是[[普朗克常數]]，<math>c\,\!</math> 是光速，<math>m_e\,\!</math> 是電子質量。電子的康普頓波長為{{nowrap|2.43 × 10<sup>−12</sup> m}}<ref name="CODATA"/> 。對於長波長的光波（例如，[[可見光]]的波長域為 0.4–0.7&nbsp;μm ），康普頓波長顯得很微小，稱這種散射為{{link-en|湯姆森散射|Thomson scattering}}。

當電子與正子相互碰撞時，它們會互相{{link-en|毀滅|electron-positron annihilation}}對方，同時創生兩個以上，偶數的[[伽馬射線]]光子，以 180° 相對角度發射出去。假若，可以忽略電子和正子的動量，則這碰撞可能會先形成[[正子電子偶]]原子，然後再毀滅成為兩個 0.511&nbsp;MeV 伽馬射線光子<ref>{{citation
|last=Beringer|first=Robert
|coauthors=Montgomery, C. G.
|title=The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation
|journal=Physical Review|year=1942
|volume=61|issue=5-6|pages=pp. 222-224
|doi=10.1103/PhysRev.61.222}}</ref>。

逆反過來，高能量光子可能會轉變為一個電子和一個正子，這程序稱為[[成對產生]]。但是，由於違背了動量守恆定律，單獨光子不可能會發生成對產生，只有在帶電粒子附近，才有可能發生成對產生<ref>{{citation
|last=Hubbell|first=J. H.|title=Electron positron pair production by photons: A historical overview
|journal=Radiation Physics and Chemistry
|year=2006|month=June|volume=75|issue=6
|pages=pp. 614-623|doi=10.1016/j.radphyschem.2005.10.008
|bibcode=2006RaPC...75..614H}}</ref>。

根據{{link-en|電弱交互作用|electroweak interaction}}理論，左手[[手征性]]的[[電子微中子]]形成{{link-en|弱同位旋|weak isospin}}{{link-en|二重態|doublet}}。在電弱交互作用的同時，電子微中子的物理行為很像電子。二重態的任何一個成員，都可以發射或吸收一個[[弱玻色子]]，從而轉變為另為一個成員。這過程稱為{{link-en|帶電流|charged current}}交互作用。因為弱玻色子帶有一單位電荷，抵消了在{{link-en|遷變|transmutation}}時，任何淨電量變化，這過程遵守[[電荷守恆定律]]。[[放射性|放射性原子]][[β衰變]]現象發生的原因就是帶電流交互作用。電子和微中子可以互相交換{{link-en|Z0玻色子|W and Z bosons}}，這過程稱為{{link-en|中性流|neutral current}}交互作用，是發生微中子-電子{{link-en|彈性散射|elastic scattering}}的原因<ref name="quigg">{{citation
|last=Quigg|first=Chris|title=The Electroweak Theory
|booktitle=TASI 2000: Flavor Physics for the Millennium
|pages=pp. 80|publisher=arXiv
|location=Boulder, Colorado
|id={{arxiv|hep-ph|0204104v1}}
|accessdate=2008-09-21}}</ref><ref>{{Citation
|last =staff
|title =neutral currents are revealed | date =
|publisher =CERN
|year =1973
|url =http://public.web.cern.ch/public/en/About/History73-en.html}}
</ref> 。

===原子和分子===
{{main article|原子}}
[[File:HAtomOrbitals.png|thumb|350px|電子的機率密度繪圖。橫排顯示不同的角量子數 (l) ,豎排顯示不同的能級 (n) 。]]

[[原子]]內部有一個[[原子核]]與一群被原子核束縛的電子。由於庫侖力作用，原子內的電子被原子核吸引與束縛。假若，束縛電子的數目不等於原子核的[[質子]]數目，則稱此原子為[[離子]]。在原子內，[[原子軌域]]描述束縛電子的物理行為。每一個原子軌域都有自己獨特的一組[[離散量|離散]]的量子數，像[[主量子數]]、[[角量子數]]和[[磁量子數]]。對於原子軌域，主量子數設定[[能級]]，角量子數給出[[角動量|軌角動量]]，而磁量子數則是軌角動量對於某特定軸的（[[量子化]]的）[[投影]]。根據[[包立不相容原理]]，每一個原子軌域只能被兩個電子佔據，而這兩個電子必須有反對稱的的[[自旋]]波函數。

處於一個軌域的電子，經過發射或吸收光子的程序，可以[[躍遷]]至另外一個軌域。發射或吸收的光子的所涉及的能量必須等於軌域能級的差值。除了這種方法以外，電子也可以藉著與它粒子的碰撞，或靠著[[俄歇效應]]，躍遷至別的軌域<ref>{{citation
|first=Eric H. S.|last=Burhop|year=1952
|title=The Auger Effect and Other Radiationless Transitions
|publisher=Cambridge University Press|pages=pp. 2-3
|location=New York}}</ref>。假若，給予束縛電子的能量大於其{{link-en|束縛能|electron binding energy}}，則這束縛電子可以逃離原子，成為自由電子。例如，在[[光電效應]]裏，一個能量大於原子[[電離能]]的入射光子，被電子吸收，使得電子有足夠的能量逃離原子。

電子的軌角動量是[[量子化]]的。由於電子帶有電荷，其軌磁矩與軌角動量成正比。原子的淨磁矩等於原子核與每一個電子的軌磁矩和自旋磁矩的向量和（欲知道更詳細的資料，請參閱[[自旋-軌道作用]]）。處於同樣軌域的兩個偶電子會互相抵銷對方的磁矩<ref>{{citation
|last=Jiles|first=David|year=1998
|pages=pp. 280-287|title=Introduction to Magnetism and Magnetic Materials
|publisher=CRC Press|isbn=0412798603}}</ref>。

原子與原子之間的[[化學鍵]]是因為電磁作用而形成的，這物理行為可以用[[量子力學]]理論來描述<ref>{{citation
|author=Löwdin, Per Olov; Erkki Brändas, Erkki; Kryachko, Eugene S.|title=Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per-
Olov Löwdin|pages=pp. 393-394
|publisher=Springer|year=2003|isbn=140201290X
}}</ref>。幾種常見的化學鍵為[[離子鍵]]、[[共價鍵]]和[[金屬鍵]]。在[[離子化合物]]裏，[[正離子]]和[[負離子]]會通過[[靜電學|靜電]]作用形成離子鍵。在[[共價化合物]]裏，原子與原子之間通過共用電子形成共價鍵。在[[金屬]]裏，[[自由電子]]與排列成[[晶格]]狀的金屬離子之間的靜電吸引力形成金屬鍵。分子是由多個原子在共價鍵中透過共用電子連接一起而形成<ref name=Pauling>{{citation
|last=鮑林|first=萊納斯
|authorlink=萊納斯·鮑林|year=1960
|title=The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry|edition=3rd
|publisher=Cornell University Press|isbn=0801403332
|pages=pp. 4-10}}</ref>。在[[分子]]內部，電子會感受到幾個原子核的影響。電子佔有[[分子軌域]]，就好像在孤獨原子內部佔有原子軌域一樣<ref>{{citation
|author=McQuarrie, Donald Allan; Simon, John Douglas
|title=Physical Chemistry: A Molecular Approach
|publisher=University Science Books|year=1997
|pages=pp. 325-361|isbn=0935702997}}</ref>在分子結構裏，有{{link-en|電子偶|electron pair}}存在。電子偶是兩個自旋相反的電子，遵守[[包立不相容原理]]，處於同一個分子軌域，就好像處於同一個原子軌域一樣。不同的分子軌域有不同的電子機率密度分佈。例如，共價鍵電子偶（實際連接原子在一起的共價鍵的電子偶）的電子，最常處於原子之間比較小的空間。反過來說，非共價鍵電子偶的電子會分佈於環繞著原子核的比較大的空間<ref>{{citation
|last=Daudel|first=R.|date=1973-10-11
|coauthors=Bader, R. F. W.; Stephens, M. E.; Borrett, D. S.
|title=The Electron Pair in Chemistry
|journal=Canadian Journal of Chemistry
|volume=52|pages=pp. 1310-1320|url=http://article.pubs.nrc-cnrc.gc.ca/ppv/RPViewDoc?issn=1480-3291&volume=52&issue=8&startPages=1310
|accessdate=2008-10-12
|doi=10.1139/v74-201}}</ref>。

===電傳導和熱傳導===
[[File:Lightning over Oradea Romania cropped.jpg|right|thumb|250px|alt=Four bolts of lightning strike the ground|自然界閃電是電的一種現象，閃電主要是由電子的流動所造成的。]]
假若，一個物體所擁有的電子數量與質子數量不相等，則此物體帶有淨電荷。當電子數量比較多的時候，稱此物體帶有負電；而當電子數量比較少的時候，稱此物體帶有正電；又當電子數量與質子數量相等時，稱此物體為[[電子|電中性]]。一個[[巨觀]]物體可以通過摩擦而帶有淨電荷，稱此效應為{{link-en|摩擦起電效應|triboelectric effect}}。

移動於真空的獨立電子稱為'''自由電子'''。自由電子不束縛於原子內。在金屬內的電子的物裡行為好似自由電子。實際而言，這些在金屬內的電子是'''準電子'''。更仔細而言，它們是{{link-en|準粒子|quasi-particle}}，所擁有的電荷量、自旋、磁矩，與真實電子的等值；但是{{link-en|有效質量|effective mass}}不等值<ref name="Liang-fu Lou">{{citation|last=Lou|first=Liang-fu|title=Introduction to phonons and electrons|isbn=9789812384614|year=2003|publisher=World Scientific|pages=pp. 162-164}}</ref>。當自由電子移動於金屬或真空時，它們會造成電荷的淨流動，稱為[[電流]]。[[載流導線]]是載有電流的[[導線]]。環繞著載流導線的四周，會生成[[磁場]]；而隨著時間而改變的磁場，稱為'''含時磁場'''，又會生成電流。這些電磁現象的物理行為，可以用[[馬克士威方程組]]來描述。

[[電導率]]是表示物質傳輸電流能力的強弱的一種測量值。當施加[[電壓]]於導體的兩端時，電子會從低電勢處朝著高勢處移動，因而產生電流。依照慣例，對於導體，電流的方向與電子移動的方向相反。[[銅]]和[[金]]都是優良導體；而[[玻璃]]和[[橡膠]]則都是不良導體。在[[介電質]]裏，電子束縛於各自所屬的原子內。介電質也是[[絕緣質]]。金屬物質擁有電子[[能帶結構]]，其電子能帶還沒有完全被電子填滿。這些尚未填滿的電子能帶，容許金屬內一些電子的舉止，好似自由電子或[[離域電子]]一般，與任何一個原子都沒有連結。當施加[[電場]]於金屬時，這些電子可以自由的移動於金屬，就像[[氣體]]移動於其容器內一般，稱為[[費米氣體]]<ref name="Griffiths2004">{{cite book | author=Griffiths, David J.|title=Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.) | publisher=Prentice Hall |year=2004|pages=pp. 218-229 |isbn= 0-13-111892-7}}</ref>。

在導體裏，由於電子與原子之間的碰撞，電子的[[漂移速度]]大約為每秒幾公分。但是，在導體內部某位置電子密度的變化，傳達到其它位置的速度，稱為{{link-en|傳播速度|velocity of propagation}}。電子訊號的傳播類似光波，速度與物質的[[相對電容率]]有關<ref>{{citation
|first=Glenn R.|last=Blackwell|year=2000
|title=The Electronic Packaging Handbook
|pages=pp. 6.39-6.40
|publisher=CRC Press|isbn=0849385911}}</ref>。

金屬的熱傳導性良好。主要原因是離域電子可以在原子與原子之間自由的傳輸熱能。但是，與電導率不同的是，[[熱導率]]幾乎與[[溫度]]無關。{{link-en|維德曼-夫蘭茲定律|Wiedemann-Franz law}}清楚的闡明這關係：熱導率與電導率的比率跟溫度成正比<ref name="ziman">{{citation
|first=J. M.|last=Ziman|year=2001|title=Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids
|publisher=Oxford University Press|pages=pp. 260
|isbn=0198507798}}</ref>。金屬[[晶格]]因熱能而產生的無序現象，使得物質的[[電阻率]]增加，從而造成電導率與溫度有關<ref name="durrant">{{citation
|first=Alan|last=Durrant|year=2000|isbn=0750307218
|title=Quantum Physics of Matter: The Physical World
|pages=pp. 43, 71-78|publisher=CRC Press}}</ref>。

當降低溫度至低於[[臨界溫度]]時，物質會發生[[相變]]，從一種[[相態]]忽然變成另一種相態。假若發生[[電阻]]變為零的現象，電流可以毫無損耗的流動於物質，則稱此現象為[[超導現象]]。[[BCS 理論]]是解釋這超導現象的量子理論。BCS 理論認為，這量子行為可以用[[庫珀對]]模型來解釋。庫珀對是處於[[玻色-愛因斯坦凝聚]][[量子態]]的成對的電子；它們的運動，通過晶格的振動（稱為[[聲子]]），與鄰近原子耦合，因此避免了與原子碰撞的機會。這樣，就不會有電阻出現了<ref>{{citation
|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1972/
|title=The Nobel Prize in Physics 1972
|publisher=The Nobel Foundation
|accessdate=2008-10-13}}</ref>。[[高溫超導]]現象的運作機制與基礎理論仍舊不清楚。

在固態導體內，電子是準粒子。當將溫度嚴格地控制於接近[[絕對零度]]時，電子的物理行為變得好像分裂為另外兩個準粒子，{{link-en|旋子|spinon}}和{{link-en|洞子|holon}}<ref>{{citation
|url=http://www.sciencedaily.com/releases/2009/07/090730141607.htm
|title=Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution
|date=2009-07-31|work=ScienceDaily.com
|accessdate=2009-08-01
}}</ref>。旋子擁有自旋和磁矩；而洞子則帶有電荷。

===運動概論===
根據愛因斯坦的[[狹義相對論]]，相對於觀測者的[[參考系]]，當電子的移動速度增加時，電子的[[相對論性質量]]（總共能量）也同時會增加，因而使得電子繼續加速所需要的能量越來越大，在接近光速時，趨向於無窮大。因此電子的移動速度可以接近光波在真空的傳播速度 <math>c\,\!</math> ，但絕不會達到 <math>c\,\!</math> 。

光波傳播於像[[水]]一類的介電質的速度 <math>v_L\,\!</math> ，會明顯地小於 <math>c\,\!</math> 。假設，將相對論性電子（電子的速度接近 <math>c\,\!</math> ）入射於這一類的介電質，則相對論性電子在此介電質內的移動速度，會暫時地大於光波傳播於此介電質的速度 <math>v_L\,\!</math> 。當相對論性電子移動於此類介電質內部時，由於與介電質相互作用，會生成很微弱的[[輻射]]，稱為[[契忍可夫輻射]]<ref>{{citation
|author=Staff|year=2008|url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1958/
|title=The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect
|publisher=The Nobel Foundation
|accessdate=2008-09-25}}</ref>。

[[File:Lorentz factor.svg|thumb|right|250px|alt=The plot starts at zero and curves sharply upward toward the right|勞倫茲因子與速度的關係線圖。當速度超小於 <math>c\,\!</math> 時，勞倫茲因子大約為 1 ，當速度趨向 <math>c\,\!</math> 時，勞倫茲因子趨向無限大。]]

狹義相對論的效應要視[[勞侖茲因子]]的大小而決定。勞侖茲因子 <math>\gamma\,\!</math> 以方程式定義為
:<math>\gamma\stackrel{def}{=}1/\sqrt{1 - v^2/c^2}\,\!</math> ；

其中，<math>v\,\!</math> 是粒子的速度。

一個電子的動能 <math>K_e\,\!</math> 是
:<math>K_e = (\gamma - 1)m_e c^2\,\!</math>；

其中， <math>m_e\,\!</math> 是電子的[[靜質量]]。

例如，{{link-en|史丹佛直線加速器|SLAC}}可以將電子加速到大約 51&nbsp;GeV<ref>{{citation
|author=Staff|date=2008-08-26|url=http://www2.slac.stanford.edu/vvc/theory/relativity.html
|title=Special Relativity
|publisher=Stanford Linear Accelerator Center
|accessdate=2008-09-25
}}</ref>。由於電子的靜質量大約為 0.51 MeV ，對應的 <math>\gamma\,\!</math> 值接近 100,000 。這電子的相對論性動量是經典力學預測的動量的 100,000 倍<ref group=note>計算電子的速度，答案為：
:<math> v = c\sqrt{1\ - \gamma^{-2}}\approx c\left(1 - 0.5 \gamma^{-2}\right)= 0.999\,999\,999\,95\,c\,\!</math> 。</ref>。

電子也擁有[[波動]]行為，其[[德布羅意波長]] <math>\lambda\,\!</math> 以方程式表達為 <math>\lambda=h/p\,\!</math> ；其中，<math>h\,\!</math> 是普朗克常數，<math>p\,\!</math> 是動量<ref name="de_broglie"/>。對於前述的 51&nbsp;GeV 電子，<math>\lambda\,\!</math> 大約為 2.4 &times; 10<sup>-17</sup> ，這麼小的尺寸，給予了物理學家足夠的能力，來精密地探測原子核的內部結構<ref>{{citation
|first=Steve|last=Adams|year=2000
|title=Frontiers: Twentieth Century Physics
|pages=pp. 215|publisher=CRC Press
|isbn=0748408401}}</ref>。

{{inuse}}


==参见==
==参见==
第65行： 第388行：
{{Particles}}
{{Particles}}


==註釋==
<references group=note/>
==參考文獻==
<small>
<references />
</small>



==参考资料==
*[http://www.ihep.ac.cn/kejiyuandi/news/10-faxian/new_page_6.htm 人类最伟大的十个科学发现之六：电流]
*[http://www.oursci.org/lib/AtomDoor/03.htm 中编 打开原子的大门]
*[http://www.beijiaoedu.com/eis/zhjy/show.asp?id=176 打开原子的大门]


[[Category:电子|*]]
[[Category:电子|*]]

2009年11月1日 (日) 06:55的版本

電子
分類

基本粒子

歷史
符號：e−
發現時間：1897年
發現者：约瑟夫·汤姆孙（英國）
基本性質
質量：0.51 MeV
1/1836 amu
電荷：-1
-1.60217733 × 10-19 C
自旋：1/2
受作用力：引力、電磁力、弱核力
半衰期：穏定

电子（Electron）属于亚原子粒子中的轻子类，也是第一个被人类发现的亚原子粒子。 轻子被认为是构成物质的基本粒子之一，即其无法被分解为更小的粒子。它带有1/2自旋，即又是一种费米子（按照费米—狄拉克统计）。电子所带电荷为-1.60217733 × 10-19库仑，质量为9.10 × 10-31 kg (0.51 MeV/c2)。通常被表示为e-。 电子的反粒子是正电子，它带有与电子相同的质量，自旋和等量的正电荷。电子同中子、质子一道组成物质基本单位——原子。相对于中子和质子組成的原子核，电子的质量极小。质子的质量大约是电子质量的1842倍。并且在通常情况下，原子更加容易改变它的外层电子数量而不是原子核中的中子和质子的数量。原子中电子数与质子数不等时，原子会带电称为离子。当原子得到额外的电子时它呈负电叫阴离子，失去电子时叫阳离子。电子脱离原子核束缚自由移动时，其产生的净流动现象称为电流。物体带有的电子多于或少于原子核的电量，导致正负电量不平衡时我们称该物体带上静电。当电子过剩时，称为物体带负电；而电子不足时，称为物体带正电。当正负电量平衡时，则称物体是电中性的。靜電在我們日常生活中有很多作用，比如激光打印。

历史

电子的历史与人类对电荷的研究有关。早在古希腊时期，人们就发现摩擦过的琥珀（希腊语ελεκτρον/elektron）能吸引轻小物体，他们称这种现象为电（electric）。英国人威廉·吉尔伯特、法国人杜菲等先后研究了关于电的现象和电的特性。但是他们都是通过摩擦的方法产生的电并且都没有办法存储住大量的电荷。一直到荷兰莱顿大学的物理学教授马森布罗克发明出了用电容原理储存电荷的莱顿瓶，才为人类进一步研究打下基础。

到18世纪，美国人本杰明·富兰克林又对电继续研究并且意识到闪电与摩擦起電是相似的过程，还第一次将得到更多电的物体称为带正电，将带少量电的物体称为带负电。并将正电荷移动的方向称为电流方向（与我们今天认识到的电子更易流动相反）。在黑暗中我们摩擦起电时能看到电火花，空中的闪电也是有颜色的，可是要研究电流本身的颜色必须要能够提供长时间持续的电流并且是在真空中放电才行。但是上述几位研究者都不能按照自己的意愿生产出大量的电荷，意大利人亚历山德罗·伏打发明的伏打电池解决了这一问题。后来，法拉第又研究出更廉价的发电机，使得长时间维持大量电流变得更加容易。第二问题的解决则是由德国人盖斯勒完成，这位杰出的吹管工人利用创造了一台以水银的往复运动为原理的真空机，利用这台真空机制造出了当时世界上最纯的真空管，他制作的这一真空管被他的朋友德国人普吕克称为盖斯勒管。19世纪50年代，他将一支空气含量万分之一的玻璃管两端装上两根白金丝，并在两电极之间通上高压感应线圈上得到的电，便出现了辉光放电现象。而普吕克和他的学生希托夫发现，辉光是在带负电的阴极附近出现的，1858年普吕克报告了这一现象并且提出富兰克林的猜测是错误的——即电荷是从阴极发射到阳极而不是相反。可是那辉光的本质到底是不是电流普吕克还不能确定，他认为可能是稀薄气体或是电极上脱落下来的金属。

核外電子軌道

德国人戈尔德施泰因后来将不同的气体抽成真空管并且用了不同的金属做电极都发现了同样的现象，于是，他认为这种辉光与电流本身有关并且第一次将它命名为阴极射线。普吕克的学生希托夫继续了老师的实验。他将真空管做成圆球状并且在阴极与阳极之间放置了十字形的金属箔片，在阳极的位置果然出现了阴影，这说明从阴极确实发射出了一些东西（现在我们知道这就是电子）。他还发现即使将金属换成透明的云母也能产生阴影——这说明这种辉光不同于可见光。然而，要做出进一步的研究要真空度更高的真空管才行。

英国人克鲁克斯在1878年利用一种水银泵制造出了气体含量仅为盖斯勒管1/75000的被人们称作克鲁克斯管的真空管。克鲁克斯注意到，当逐渐抽出管内的气体时，克鲁克斯管中的辉光区域逐退缩至阳极并且最终消失。他还进行了4个有趣的实验来研究阴极射线：

  1. 一根直真空管，管中放置一个由云母做成的风车。当两极都通上电后，风车仿佛被阴极射线推动而向阳极运动。将阴阳两级反向后，风车又会向新的阳极运动。说阴极射线能够产生压力。
  2. 一根V形真空管，两端分别接上电源正负极。只有接电源负极的阴极才会发光。说明阴极射线沿直线传播。
  3. 两个梨形真空管，分别放置不透明与透明的云母作为障碍物。通电后均在阳极产生影子。说明光能穿透的物质阴极射线不能穿透。
  4. 一根大正空管，阴极做成凹面鏡的形状，阴极射线聚焦在一个点上。风车则位于一块挡板的后面，阴极射线不能直接照射到。然后用磁铁靠近真空管，使阴极射线聚焦的位置发生改变并照射到风车上，风车发生了转动。说明阴极射线能够因磁场而改变传播路径。

克鲁克斯等英国物理学家认为阴极射线并不是射线而是一种带电粒子。这一观点遭到了以赫兹为首的德国物理学家的反对，赫兹提出，阴极射线能够穿过薄的金属箔，因此它不可能是粒子（事实上，如果金属箔足够薄，光线同样也能通过）。同时，赫兹还在真空管的两侧施加了电场，结果发现并没有观察到预期的偏转（赫兹的电场加得不够大，偏转难以观察到，用磁场会产生更好的效果），这更加坚定了他的信念。

赫兹的学生德国物理学家勒纳在1889年进行了深入实验：他在阳极放置了薄的铝箔，这样就能把阴极射线导出到空气中。勒纳发现阴极射线在空气中的性质同在真空管中的相同。1895年，佩兰发现阴极射线能够使真空管中的金属物体带上负电荷，支持了克鲁克斯的理论。 1897年，剑桥大学卡文迪许实验室的约瑟夫·汤姆孙重做了赫兹的实验，他使用了真空度更高的真空管和更强的电场观察出了阴极射线的偏转并计算出了阴极射线粒子（电子）的质量，因此获得了1906年的诺贝尔物理学奖。汤姆孙用1891年斯托尼（Stoney)所起的名字——电子来称呼这种粒子。至此，电子作为人类发现的第一个亚原子粒子和打开原子世界的大门被汤姆孙發现了。

原子中的电子

在不同的时代，人们对电子在原子中的存在方式有过各种不同的推测。

最早的是汤姆孙的梅子布丁模型：他认为电子在原子中均匀排列，就像布丁中的梅子一样。

卢瑟福的卢瑟福模型（行星轨道模型）：卢瑟福在进行过卢瑟福散射实验后认为，原子中的绝大部分质量都集中在小小的原子核中，原子中的绝大部分都是真空。而电子则像行星围绕太阳运转一样围绕着原子核运转。这一模型对后世产生了巨大影响，直到现在，许多高科技组织和单位仍然使用电子围绕着原子核的原子图像来代表自己。

玻尔的玻尔模型：在经典力学的框架之下，行星轨道模型有一个严重的问题不能解释：运动着的电子会产生电磁波，而产生电磁波就要消耗能量，最终电子将会一头撞上原子核（就像能量耗尽的人造卫星最终会进入地球大气层）。因此，要解释这一问题必须借助于量子力学的力量。玻尔借助于氢原子光谱和量子力学提出了他的壳层模型。在这一模型中，电子会在原子核外某一固定的轨道层上运动，层与层之间互不干扰。距离原子核越远的电子层能量越高，电子跃迁到距离核更近的轨道上时会以光量子的形式施放出能量。相反的，从低层到高层则需要吸收能量。

物理特性

分類

A table with four rows and four columns, with each cell containing a particle identifier
基本粒子的標準模型。電子位於左下方。

在粒子物理學裏，根據標準模型，電子屬於亞原子粒子中的輕子類。輕子是基本粒子。在所有帶電的輕子中，電子的質量最小，屬於第一代基本粒子。渺子和陶子分別為第二代和第三代的輕子。它們的電荷量、自旋和基本交互作用，都與電子相同；質量都大於電子。輕子與夸克的主要不同點是輕子不涉及強交互作用。輕子的自旋是半奇數。根據費米子的定義，輕子是費米子。電子的自旋是 [1] 。

基本性質

電子的質量大約為 9.109 × 10-31 公斤或 5.489 × 10-4 amu[2]。根據阿爾伯特·愛因斯坦的質能等價原理，這質量等價於 0.511 MeV 靜止能量。質子質量大約為電子質量的 1836 倍[3]。天文測量顯示出，至少在最近這半個宇宙的年齡期間，這質量比例都保持穩定不變，就如同標準模型所預測的一樣[4]。

電子帶有的電量是基本電荷電量： -1.602 × 10-19 庫侖[2]。這是亞原子粒子所使用的電荷單位的電量。有些物理學家會提出疑問：電子與質子的電荷量絕對值是否有可能不相等？但是，使用最尖端、最準確的儀器於精心設計的實驗，物理學家仍舊無法證實這疑問的正確性[5]。基本電荷通常用符號 表示，電子則用符號 表示；其中，負號表示帶有負電荷。正子表示為 ；除了帶有電荷的正負號不同以外，正子與電子的其它性質都相同。

電子擁有內在的角動量，稱為自旋。電子的自旋量子數為 。通常，當談到這性質時，電子會被指為是一種自旋1/2 粒子。對於這種粒子，自旋角動量是 [note 1]。而任何有關自旋的射影於任意坐標軸的測量，得到答案只能為 。沿著自旋軸，電子的內在磁矩大約為 1 波耳磁元，或等於 9.274 009 15(23) × 10−24 joule/tesla[2] 。電子的自旋取向，相對於動量的方向，定義了基本粒子螺旋性。

電子沒有任何次結構[6]，物理學家認為電子是個點電荷，不占有任何空間，是一個點粒子[7]。從觀測束縛於潘寧阱內的電子而得到的實驗結果，物理學家推斷電子半徑的上限為 10−22 公尺[8]。經典電子半徑是 2.8179 × 10-15 。這個結果是從經典電動力學和狹義相對論的理論推論出來的，並沒有使用到量子力學理論[note 2]。

很多基本粒子會自發衰變成質量更輕的粒子。渺子就是一個很好的粒子，渺子會衰變成一個電子、一個微中子和一個反微中子。渺子的平均壽命為 2.2 × 10-6 秒。物理學家從理論論證，認為電子很穩定：電子是質量最輕的帶電粒子，電子的衰變會違反電荷守恆定律。電子平均壽命的實驗最低限是 4.6 × 1026 年，置信區間是 90% [9]。

量子性質

圖 (11) ，經過一段時間，抵達偵測屏障的電子，一顆顆地累積，顯示出干涉圖案

如同所有其它粒子，電子具有波動性。這性質稱為波粒二象性。在雙縫實驗裏，電子的波動性質，使得通過兩條狹縫的電子波互相干涉，造成了顯示於偵測屏障的明亮條紋和黑暗條紋，這就是雙縫實驗著名的干涉圖案。實驗者又發現，電子總是以一顆顆粒子的形式抵達偵測屏障[10]。電子的波動行為可以用複值的含時波函數 來描述。波函數在某位置 與時間 的值 ，稱為量子幅。電子在時間 處於位置 的機率密度則是量子幅的絕對值的平方 。

A three dimensional projection of a two dimensional plot. There are symmetric hills along one axis and symmetric valleys along the other, roughly giving a saddle-shape
在一維盒子內的兩顆全同費米子的反對稱波函數。假若粒子對換位置，波函數的正負號也會改變。

電子是全同粒子。沒有任何方法能夠分辨出這個電子與那個電子有甚麼不一樣；沒有任何方法能夠區分出，在一群電子之中，哪一個電子是哪一個電子。在量子力學裏，這意味著一對相互作用的電子，必須能夠對換位置，而不會造成整個系統任何可觀測到的改變。費米子（包括電子）的波函數是反對稱的：假若兩個電子 A 、B 對換位置 、 ，則整個系統的波函數的正負號會改變；也就是說 。在這公式內，波函數 的第一個參數設定電子 A 的位置，第二個參數設定電子 B 的位置。所以，在左手邊，電子 A 的位置是 ，電子 B 的位置是 ；而在右手邊，電子 A 的位置是 ，電子 B 的位置是 。左手邊波函數的數值是右手邊波函數的數值乘以 -1 。由於，取絕對值這動作抵銷了乘以 -1 的效應。對換位置並沒有改變系統的機率密度。

假設兩個電子都佔有同樣的位置 ，那麼， ，唯一的可能解答是 。所以，兩個電子佔有同樣的位置的機率是 0 。這結果就是著名的包立不相容原理：任意兩個電子都不能佔有同樣的量子態。這原理解釋了許多有關電子在原子內的性質。例如，在原子內，一個原子軌域裏，最多只能有兩個束縛電子，而這兩個束縛電子的自旋波函數必須是反對稱的。

虛粒子

主条目：虛粒子

物理學家認為，空間會繼續不停地創生一對一對的虛粒子，像正子和電子，而在生存短暫的一段時間後，這些成對的虛粒子會互相摧毀對方[11]。在這過程裏，創生虛粒子所需要的能量漲落 ，虛粒子能夠被偵測所需要的存在時間 ，都綜合地表達於海森堡不確定原理所設定的偵測底限， ；其中， 是約化普朗克常數。實際而言，創生這些虛粒子所需要的能量 ，可以從真空暫時借用一段時間 ，只要它們的乘積不大於約化普朗克常數 。這樣，才不會被偵測出來。根據這理論，對於虛電子， 最多是 1.3 × 10−21 秒[note 3]。

A sphere with a minus sign at lower left symbolizes the electron, while pairs of spheres with plus and minus signs show the virtual particles
略圖顯示電子-正子虛偶的隨機性地出現於一個電子（左下方）的附近。

如右圖，電子-正子虛偶會隨機性地出現於一個電子（圖內左下方）的附近。當電子-正子虛偶尚然存在的時候，新創生的正子，因為庫侖作用，會感受到原本電子施加的吸引力；而新電子則會感受到排斥力。這現象稱為真空極化。真空變的就好像一個具有電容率 的介電質。因此，電子的有效電荷量變的小於真實值量，而且隨著離原本電子距離的增加而遞減[12]。於 1997 年，使用日本崔斯坦粒子加速器（英语：KEKB (accelerator)），真空極化理論得到實驗的強力證實[13]。對於電子的質量，虛粒子也會造成屏蔽效應[14]。

虛粒子交互作用能夠解釋，在電子的內在磁矩與波耳磁元之間，微小的偏差（大約是磁矩的 0.1% ），稱為異常磁矩[15]。這理論結果超特準確地與實驗測定的數值相符合。無可否認地，量子電動力學交出了一份漂亮的成績單[16]。

在經典物理裏，一個物體的角動量和磁矩相依於其物理尺寸。因此，無尺寸電子擁有這些性質的概念實在令人百思。一個可能合理的解釋為，在電子本身所產生的電場，能夠創生虛光子。這些虛光子促使電子快速地震顫，稱為顫動，因而造成電子的進動。經過過濾掉漲落後，淨運動是圓周運動。這奇特的運動造成了電子的自旋和磁矩[7][17]。在原子裏，虛光子的創生可以解釋，做譜線實驗觀察到的蘭姆位移[12]。

作用力

一個電子所產生的電場，除了會施加吸引力於像質子一類的帶正電粒子，還會施加排斥力於帶負電粒子。這些作用力遵守庫侖定律。根據經典電動力學，一個任意移動的帶電粒子，所產生的推遲勢，稱為黎納-維謝勢。從黎納-維謝勢，可以計算出任意移動的帶電粒子所產生的電場和磁場。應用狹義相對論，也可以推導出同樣的磁場。一群電子在空間中的移動形成了電流。安培定律描述電流與其產生的磁場之間的關係。

不同電荷量 的帶電粒子，由於磁場 （磁場方向從銀幕內指出來）的影響，感受到勞侖茲力的作用，所呈現的可能運動軌道。

一個移動於磁場的電子，會感受到勞侖茲力的作用，而這勞侖茲力垂直於磁場與電子速度兩個向量所決定的平面，是向心力，促使電子按照螺旋軌道移動於磁場。螺旋軌道的半徑稱為迴轉半徑。這螺旋運動所涉及的加速度，使得電子開始發射同步輻射[18]。非相對論性電子所發射的電磁輻射，稱為迴旋輻射。發射電磁輻射的同時，電子也會感受到一種反衝力，稱為阿布拉罕-勞侖茲-狄拉克力，使得電子的移動速度減緩。阿布拉罕-勞侖茲-狄拉克力，是由電子自身產生的電磁場，作用於自己的作用力[19]。

A curve shows the motion of the electron, a red dot shows the nucleus, and a wiggly line the emitted photon
移動於原子核的電場，一個電子因被偏轉而發射制動輻射。能量的改變 決定了發射的光子的頻率。

在量子電動力學裏，粒子與粒子之間的電磁交互作用，是由光子從中傳達的。一個不呈加速度運動的孤立電子，是無法發射或吸收真實光子的。因為，這樣做會違背能量守恆定律和動量守恆定律。然而，虛光子並無這禁忌。虛光子可以傳輸動量於兩個帶電粒子之間。例如，兩個帶電粒子互相交換虛光子這動作，造成了庫侖力[20]。假設，一個移動中的電子，由於遭遇到一個帶電粒子（像質子）的作用，而產生偏轉（英语：deflection (physics)），則電子可能會發射電磁輻射；電子的加速度運動會造成制動輻射的發射[21]。

康普頓散射是光子與自由電子之間的彈性碰撞。這種碰撞涉及動量和能量的傳輸於兩個粒子之間，會改變光子的波長。改變的波長差值稱為康普頓位移[note 4]。這差值的最大值，稱為康普頓波長[22] ，以方程式表達為 ；其中， 是普朗克常數， 是光速， 是電子質量。電子的康普頓波長為2.43 × 10−12 m[2] 。對於長波長的光波（例如，可見光的波長域為 0.4–0.7 μm ），康普頓波長顯得很微小，稱這種散射為湯姆森散射。

當電子與正子相互碰撞時，它們會互相毀滅（英语：electron-positron annihilation）對方，同時創生兩個以上，偶數的伽馬射線光子，以 180° 相對角度發射出去。假若，可以忽略電子和正子的動量，則這碰撞可能會先形成正子電子偶原子，然後再毀滅成為兩個 0.511 MeV 伽馬射線光子[23]。

逆反過來，高能量光子可能會轉變為一個電子和一個正子，這程序稱為成對產生。但是，由於違背了動量守恆定律，單獨光子不可能會發生成對產生，只有在帶電粒子附近，才有可能發生成對產生[24]。

根據電弱交互作用理論，左手手征性的電子微中子形成弱同位旋二重態（英语：doublet）。在電弱交互作用的同時，電子微中子的物理行為很像電子。二重態的任何一個成員，都可以發射或吸收一個弱玻色子，從而轉變為另為一個成員。這過程稱為帶電流（英语：charged current）交互作用。因為弱玻色子帶有一單位電荷，抵消了在遷變時，任何淨電量變化，這過程遵守電荷守恆定律。放射性原子β衰變現象發生的原因就是帶電流交互作用。電子和微中子可以互相交換Z0玻色子（英语：W and Z bosons），這過程稱為中性流交互作用，是發生微中子-電子彈性散射（英语：elastic scattering）的原因[25][26] 。

原子和分子

主条目：原子
電子的機率密度繪圖。橫排顯示不同的角量子數 (l) ,豎排顯示不同的能級 (n) 。

原子內部有一個原子核與一群被原子核束縛的電子。由於庫侖力作用，原子內的電子被原子核吸引與束縛。假若，束縛電子的數目不等於原子核的質子數目，則稱此原子為離子。在原子內，原子軌域描述束縛電子的物理行為。每一個原子軌域都有自己獨特的一組離散的量子數，像主量子數、角量子數和磁量子數。對於原子軌域，主量子數設定能級，角量子數給出軌角動量，而磁量子數則是軌角動量對於某特定軸的（量子化的）投影。根據包立不相容原理，每一個原子軌域只能被兩個電子佔據，而這兩個電子必須有反對稱的的自旋波函數。

處於一個軌域的電子，經過發射或吸收光子的程序，可以躍遷至另外一個軌域。發射或吸收的光子的所涉及的能量必須等於軌域能級的差值。除了這種方法以外，電子也可以藉著與它粒子的碰撞，或靠著俄歇效應，躍遷至別的軌域[27]。假若，給予束縛電子的能量大於其束縛能，則這束縛電子可以逃離原子，成為自由電子。例如，在光電效應裏，一個能量大於原子電離能的入射光子，被電子吸收，使得電子有足夠的能量逃離原子。

電子的軌角動量是量子化的。由於電子帶有電荷，其軌磁矩與軌角動量成正比。原子的淨磁矩等於原子核與每一個電子的軌磁矩和自旋磁矩的向量和（欲知道更詳細的資料，請參閱自旋-軌道作用）。處於同樣軌域的兩個偶電子會互相抵銷對方的磁矩[28]。

原子與原子之間的化學鍵是因為電磁作用而形成的，這物理行為可以用量子力學理論來描述[29]。幾種常見的化學鍵為離子鍵、共價鍵和金屬鍵。在離子化合物裏，正離子和負離子會通過靜電作用形成離子鍵。在共價化合物裏，原子與原子之間通過共用電子形成共價鍵。在金屬裏，自由電子與排列成晶格狀的金屬離子之間的靜電吸引力形成金屬鍵。分子是由多個原子在共價鍵中透過共用電子連接一起而形成[30]。在分子內部，電子會感受到幾個原子核的影響。電子佔有分子軌域，就好像在孤獨原子內部佔有原子軌域一樣[31]在分子結構裏，有電子偶存在。電子偶是兩個自旋相反的電子，遵守包立不相容原理，處於同一個分子軌域，就好像處於同一個原子軌域一樣。不同的分子軌域有不同的電子機率密度分佈。例如，共價鍵電子偶（實際連接原子在一起的共價鍵的電子偶）的電子，最常處於原子之間比較小的空間。反過來說，非共價鍵電子偶的電子會分佈於環繞著原子核的比較大的空間[32]。

電傳導和熱傳導

Four bolts of lightning strike the ground
自然界閃電是電的一種現象，閃電主要是由電子的流動所造成的。

假若，一個物體所擁有的電子數量與質子數量不相等，則此物體帶有淨電荷。當電子數量比較多的時候，稱此物體帶有負電；而當電子數量比較少的時候，稱此物體帶有正電；又當電子數量與質子數量相等時，稱此物體為電中性。一個巨觀物體可以通過摩擦而帶有淨電荷，稱此效應為摩擦起電效應。

移動於真空的獨立電子稱為自由電子。自由電子不束縛於原子內。在金屬內的電子的物裡行為好似自由電子。實際而言，這些在金屬內的電子是準電子。更仔細而言，它們是準粒子，所擁有的電荷量、自旋、磁矩，與真實電子的等值；但是有效質量（英语：effective mass）不等值[33]。當自由電子移動於金屬或真空時，它們會造成電荷的淨流動，稱為電流。載流導線是載有電流的導線。環繞著載流導線的四周，會生成磁場；而隨著時間而改變的磁場，稱為含時磁場，又會生成電流。這些電磁現象的物理行為，可以用馬克士威方程組來描述。

電導率是表示物質傳輸電流能力的強弱的一種測量值。當施加電壓於導體的兩端時，電子會從低電勢處朝著高勢處移動，因而產生電流。依照慣例，對於導體，電流的方向與電子移動的方向相反。銅和金都是優良導體；而玻璃和橡膠則都是不良導體。在介電質裏，電子束縛於各自所屬的原子內。介電質也是絕緣質。金屬物質擁有電子能帶結構，其電子能帶還沒有完全被電子填滿。這些尚未填滿的電子能帶，容許金屬內一些電子的舉止，好似自由電子或離域電子一般，與任何一個原子都沒有連結。當施加電場於金屬時，這些電子可以自由的移動於金屬，就像氣體移動於其容器內一般，稱為費米氣體[34]。

在導體裏，由於電子與原子之間的碰撞，電子的漂移速度大約為每秒幾公分。但是，在導體內部某位置電子密度的變化，傳達到其它位置的速度，稱為傳播速度（英语：velocity of propagation）。電子訊號的傳播類似光波，速度與物質的相對電容率有關[35]。

金屬的熱傳導性良好。主要原因是離域電子可以在原子與原子之間自由的傳輸熱能。但是，與電導率不同的是，熱導率幾乎與溫度無關。維德曼-夫蘭茲定律清楚的闡明這關係：熱導率與電導率的比率跟溫度成正比[36]。金屬晶格因熱能而產生的無序現象，使得物質的電阻率增加，從而造成電導率與溫度有關[37]。

當降低溫度至低於臨界溫度時，物質會發生相變，從一種相態忽然變成另一種相態。假若發生電阻變為零的現象，電流可以毫無損耗的流動於物質，則稱此現象為超導現象。BCS 理論是解釋這超導現象的量子理論。BCS 理論認為，這量子行為可以用庫珀對模型來解釋。庫珀對是處於玻色-愛因斯坦凝聚量子態的成對的電子；它們的運動，通過晶格的振動（稱為聲子），與鄰近原子耦合，因此避免了與原子碰撞的機會。這樣，就不會有電阻出現了[38]。高溫超導現象的運作機制與基礎理論仍舊不清楚。

在固態導體內，電子是準粒子。當將溫度嚴格地控制於接近絕對零度時，電子的物理行為變得好像分裂為另外兩個準粒子，旋子和洞子[39]。旋子擁有自旋和磁矩；而洞子則帶有電荷。

運動概論

根據愛因斯坦的狹義相對論，相對於觀測者的參考系，當電子的移動速度增加時，電子的相對論性質量（總共能量）也同時會增加，因而使得電子繼續加速所需要的能量越來越大，在接近光速時，趨向於無窮大。因此電子的移動速度可以接近光波在真空的傳播速度 ，但絕不會達到 。

光波傳播於像水一類的介電質的速度 ，會明顯地小於 。假設，將相對論性電子（電子的速度接近 ）入射於這一類的介電質，則相對論性電子在此介電質內的移動速度，會暫時地大於光波傳播於此介電質的速度 。當相對論性電子移動於此類介電質內部時，由於與介電質相互作用，會生成很微弱的輻射，稱為契忍可夫輻射[40]。

The plot starts at zero and curves sharply upward toward the right
勞倫茲因子與速度的關係線圖。當速度超小於 時，勞倫茲因子大約為 1 ，當速度趨向 時，勞倫茲因子趨向無限大。

狹義相對論的效應要視勞侖茲因子的大小而決定。勞侖茲因子 以方程式定義為

；

其中， 是粒子的速度。

一個電子的動能 是

；

其中， 是電子的靜質量。

例如，史丹佛直線加速器可以將電子加速到大約 51 GeV[41]。由於電子的靜質量大約為 0.51 MeV ，對應的 值接近 100,000 。這電子的相對論性動量是經典力學預測的動量的 100,000 倍[note 5]。

電子也擁有波動行為，其德布羅意波長 以方程式表達為 ；其中， 是普朗克常數， 是動量[42]。對於前述的 51 GeV 電子， 大約為 2.4 × 10-17 ，這麼小的尺寸，給予了物理學家足夠的能力，來精密地探測原子核的內部結構[43]。

参见


粒子
中微子
反粒子
反中微子
形式
粒子
概念
過程
基本粒子
复合粒子
其它
假想的基本粒子
其他
其它
假想的复合粒子
其它
準粒子
列表

註釋

  1. ^ 自旋的角動量 是從自旋量子數 計算而得：
    。
  2. ^ 從靜電學理論，一個半徑為 ，電荷量為 的圓球的勢能 為
    ；
    其中， 是真空電容率。 靜止質量為 的電子的靜止能量 是
    ；
    其中， 是光速。 設定這兩個公式等值，則可得到經典電子半徑 。
  3. ^ 根據海森堡不確定原理和質能方程式：
    ；
    其中， 是電子的質量。
  4. ^ 波長的差值 ，相依於反衝的角度 。其關係為：
    。
  5. ^ 計算電子的速度，答案為：
    。

參考文獻

  1. ^ Raith, Wilhelm; Mulvey, Thomas. Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei and Particles. CRC Press. 2001: pp. 777–781. ISBN 0849312027. 
  2. ^ 2.0 2.1 2.2 2.3 The original source for CODATA is:
    Mohr, Peter J.; Taylor, Barry N.; Newell, David B., CODATA recommended values of the fundamental physical constants, Reviews of Modern Physics, 2006-06-06, 80: pp. 633–730, 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, [2009-01-15] 
  3. ^ CODATA value: proton-electron mass ratio, 2006 CODATA recommended values, National Institute of Standards and Technology, [2009-07-18] 
  4. ^ Murphy, Michael T.; Flambaum, Victor V.; Muller, Sébastien; Henkel, Christian, Strong Limit on a Variable Proton-to-Electron Mass Ratio from Molecules in the Distant Universe, Science, 2008-06-20, 320 (5883): pp. 1611–1613 [2008-09-03], PMID 18566280, doi:10.1126/science.1156352 
  5. ^ Zorn, Jens C.; Chamberlain, George E.; Hughes, Vernon W., Experimental Limits for the Electron-Proton Charge Difference and for the Charge of the Neutron, Physical Review, 1963, 129 (6): pp. 2566–2576, doi:10.1103/PhysRev.129.2566 
  6. ^ Eichten, Estia J.; Lane, Kenneth D.; Peskin, Michael E., New Tests for Quark and Lepton Substructure, Physical Review Letters, 1983, 50 (11): pp. 811–814, doi:10.1103/PhysRevLett.50.811 
  7. ^ 7.0 7.1 Curtis, Lorenzo J., Atomic Structure and Lifetimes: A Conceptual Approach, Cambridge University Press: pp. 74, 2003, ISBN 0521536359 
  8. ^ Dehmelt, Hans, A Single Atomic Particle Forever Floating at Rest in Free Space: New Value for Electron Radius, Physica Scripta, 1988, T22: pp. 102–110, doi:10.1088/0031-8949/1988/T22/016 
  9. ^ Yao, W.-M.; Particle Data Group, Review of Particle Physics, Journal of Physics G: Nuclear and Particle Physics, 2006, 33 (1): pp. 77–115, doi:10.1088/0954-3899/33/1/001  已忽略未知参数|month=（建议使用|date=） (帮助);
  10. ^ 費曼, 理查; 雷頓, 羅伯; 山德士, 馬修, 費曼物理學講義 III (1) 量子行為, 台灣: 天下文化書: pp. 38–60, 2006, ISBN 986-417-672-2 
  11. ^ Kane, Gordon, Are virtual particles really constantly popping in and out of existence? Or are they merely a mathematical bookkeeping device for quantum mechanics?, Scientific American, 2006-10-09 [2008-09-19] 
  12. ^ 12.0 12.1 Genz, Henning, Nothingness: The Science of Empty Space, Da Capo Press: pp. 241–243, 245–247, 2001, ISBN 0738206105 
  13. ^ Levine, I.; TOPAZ Collaboration, Measurement of the Electromagnetic Coupling at Large Momentum Transfer, Physical Review Letters, 1997, 78: pp. 424–427, doi:10.1103/PhysRevLett.78.424 
  14. ^ Murayama, Hitoshi, Supersymmetry Breaking Made Easy, Viable and Generic, La Thuile, Italy: pp. 4,
    arXiv:0709.3041
      |booktitle=被忽略 (帮助); —對於尺寸為普朗克長度的電子，這篇論文給出 9% 質量差值。
  15. ^ Odom, B.; Hanneke, D.; D'Urso, B.; Gabrielse, G., New Measurement of the Electron Magnetic Moment Using a One-Electron Quantum Cyclotron, Physical Review Letters, 2006, 97: 030801(1–4), doi:10.1103/PhysRevLett.97.030801 
  16. ^ Huang, Kerson, Fundamental Forces of Nature: The Story of Gauge Fields, World Scientific: pp. 123–125, 2007, ISBN 9812706453 
  17. ^ Sidharth, Burra G., Revisiting Zitterbewegung, International Journal of Theoretical Physics, 2008, 48: pp. 497–506, doi:10.1007/s10773-008-9825-8,
    arXiv:0806.0985
      已忽略未知参数|month=（建议使用|date=） (帮助);
  18. ^ Mahadevan, Rohan; Narayan, Ramesh; Yi, Insu, Harmony in Electrons: Cyclotron and Synchrotron Emission by Thermal Electrons in a Magnetic Field, Astrophysical Journal, 1996, 465: pp. 327–337, doi:10.1086/177422,
    arXiv:astro-ph/9601073v1
     
  19. ^ Rohrlich, Fritz, The self-force and radiation reaction, American Journal of Physics, 1999, 68 (12): pp. 1109–1112, doi:10.1119/1.1286430  已忽略未知参数|month=（建议使用|date=） (帮助)
  20. ^ Georgi, Howard, Davies, Paul , 编, The New Physics, Cambridge University Press: pp. 427, 1989, ISBN 0521438314  已忽略未知参数|chaptertitle= (帮助)
  21. ^ Blumenthal, George J.; Gould, Robert J., Bremsstrahlung, Synchrotron Radiation, and Compton Scattering of High-Energy Electrons Traversing Dilute Gases, Reviews of Modern Physics, 1970, 42: pp. 237–270, doi:10.1103/RevModPhys.42.237 
  22. ^ Staff. The Nobel Prize in Physics 1927. The Nobel Foundation. 2008 [2008-09-28]. 
  23. ^ Beringer, Robert; Montgomery, C. G., The Angular Distribution of Positron Annihilation Radiation, Physical Review, 1942, 61 (5-6): pp. 222–224, doi:10.1103/PhysRev.61.222 
  24. ^ Hubbell, J. H., Electron positron pair production by photons: A historical overview, Radiation Physics and Chemistry, 2006, 75 (6): pp. 614–623, Bibcode:2006RaPC...75..614H, doi:10.1016/j.radphyschem.2005.10.008  已忽略未知参数|month=（建议使用|date=） (帮助)
  25. ^ Quigg, Chris, The Electroweak Theory, Boulder, Colorado: arXiv: pp. 80,
    arXiv:hep-ph/0204104v1
      |booktitle=被忽略 (帮助);
  26. ^ staff, neutral currents are revealed, CERN, 1973 
  27. ^ Burhop, Eric H. S., The Auger Effect and Other Radiationless Transitions, New York: Cambridge University Press: pp. 2–3, 1952 
  28. ^ Jiles, David, Introduction to Magnetism and Magnetic Materials, CRC Press: pp. 280–287, 1998, ISBN 0412798603 
  29. ^ Löwdin, Per Olov; Erkki Brändas, Erkki; Kryachko, Eugene S., Fundamental World of Quantum Chemistry: A Tribute to the Memory of Per- Olov Löwdin, Springer: pp. 393–394, 2003, ISBN 140201290X  参数|title=值左起第72位存在換行符 (帮助)
  30. ^ 鮑林, 萊納斯, The Nature of the Chemical Bond and the Structure of Molecules and Crystals: an introduction to modern structural chemistry 3rd, Cornell University Press: pp. 4–10, 1960, ISBN 0801403332 
  31. ^ McQuarrie, Donald Allan; Simon, John Douglas, Physical Chemistry: A Molecular Approach, University Science Books: pp. 325–361, 1997, ISBN 0935702997 
  32. ^ Daudel, R.; Bader, R. F. W.; Stephens, M. E.; Borrett, D. S., The Electron Pair in Chemistry, Canadian Journal of Chemistry, 1973-10-11, 52: pp. 1310–1320 [2008-10-12], doi:10.1139/v74-201 
  33. ^ Lou, Liang-fu, Introduction to phonons and electrons, World Scientific: pp. 162–164, 2003, ISBN 9789812384614 
  34. ^ Griffiths, David J. Introduction to Quantum Mechanics (2nd ed.). Prentice Hall. 2004: pp. 218–229. ISBN 0-13-111892-7. 
  35. ^ Blackwell, Glenn R., The Electronic Packaging Handbook, CRC Press: pp. 6.39–6.40, 2000, ISBN 0849385911 
  36. ^ Ziman, J. M., Electrons and Phonons: The Theory of Transport Phenomena in Solids, Oxford University Press: pp. 260, 2001, ISBN 0198507798 
  37. ^ Durrant, Alan, Quantum Physics of Matter: The Physical World, CRC Press: pp. 43, 71–78, 2000, ISBN 0750307218 
  38. ^ Staff, The Nobel Prize in Physics 1972, The Nobel Foundation, 2008 [2008-10-13] 
  39. ^ Discovery About Behavior Of Building Block Of Nature Could Lead To Computer Revolution, ScienceDaily.com, 2009-07-31 [2009-08-01] 
  40. ^ Staff, The Nobel Prize in Physics 1958, for the discovery and the interpretation of the Cherenkov effect, The Nobel Foundation, 2008 [2008-09-25] 
  41. ^ Staff, Special Relativity, Stanford Linear Accelerator Center, 2008-08-26 [2008-09-25] 
  42. ^ 引用错误：没有为名为de_broglie的参考文献提供内容
  43. ^ Adams, Steve, Frontiers: Twentieth Century Physics, CRC Press: pp. 215, 2000, ISBN 0748408401 

Template:Link FA

取自“https://zh.wikipedia.org/w/index.php?title=电子&oldid=11527870”