Hvað er rafeind? Massi og gjald af rafeinda

Electron - grundvallaratriði ögn, einn af þeim sem eru skipulagsbreytingar einingar málsins. Samkvæmt flokkun er fermion (ögn með hálf-óaðskiljanlegur snúning, sem heitir eftir eðlisfræðingnum Enrico Fermi) og létteindum (agnir með hálf-heiltölu snúningur, taka ekki þátt í sterku samspili, einn af fjórum helstu í eðlisfræði). Baryon fjöldi rafeinda er núll, auk annarra létteindum.

Þar til nýlega var talið að rafeindir - grunn, það er jöfn, sem hefur enga uppbyggingu ögn, en vísindamenn hafa aðra skoðun í dag. Hvað er rafeinda á framsetningu nútíma eðlisfræði?

Saga af nafninu

Jafnvel í Grikklandi hinu forna naturalists eftir að rafi, pre-nuddað með skinn, dregur litla hluti, þ.e. sýnir raf eiginleika. The nafn af the rafeinda berast frá grísku ἤλεκτρον, sem þýðir "Amber". Hugtakið lagði George. Stoney árið 1894, þótt ögn var uppgötvað af J .. Thompson árið 1897. Það var erfitt að finna orsök þessa er lítill massi og hleðsla rafeindarinnar varð að finna afgerandi reynsla. Fyrstu myndir af ögnum var Charles Wilson með sérstakri myndavél sem er notað, jafnvel í nútíma tilraunum og heitir til heiðurs.

Áhugavert staðreynd er sú að ein af forsendum fyrir opnun rafeindar er að segja af Benjamin Franklin. Árið 1749 er hann þróaði kenningu að rafmagn - efni efni. Það er í verk hans voru fyrst notaðar hugtök eins jákvæð og neikvæð gjöld, þétti útskrift, rafhlaða og rafmagns agnir. Sértæk gjald rafeindarinnar er talin vera neikvæð og róteind - jákvæð.

Uppgötvun rafeindarinnar

Árið 1846, er hugtakið um "atóm raforku" var notað í verkum sínum, þýska eðlisfræðingur Wilhelm Weber. Maykl Faradey uppgötvað hugtakið "jón", sem er nú, ef til vill, að allir enn í skólanum. Spurningin um eðli raforku þátt margir framúrskarandi fræðimenn ss þýska eðlisfræðingnum og stærðfræðingsins Júlíus Plucker, Zhan Perren, við enska eðlisfræðinginn Uilyam Kruks, Ernest Rutherford og aðrir.

Svona, áður en Dzhozef Tompson lokið fræga tilraun hans og reyndist tilvist ögn minni en atóm, í útivinnu margra vísindamanna og uppgötvun væri ómögulegt, að þeir hafa ekki gert þetta colossal verk.

Árið 1906 Dzhozef Tompson fékk Nóbelsverðlaun. Experience var sem hér segir: í gegnum samhliða platnanna tveggja málmurinn í rafsviði, voru bakskaut geisli geislar framhjá. Þá myndu þeir hafa gert á sama hátt, en í spólu kerfi til að búa til segulsvið. Thompson fann að þegar rafsvið sveigður geislar, og það sama sést með segulmagnaðir aðgerð, þó geislar bakskaut geisli braut ekki breytt ef þeir virkað bæði þessum sviðum í ákveðnum hlutföllum, sem ráðast á ögn hraða.

Eftir útreikninga Thompson komst að hraði þessara agna er verulega lægri en hraða ljóssins, og þetta þýddi að þeir hafa massa. Frá þessum tímapunkti eðlisfræði hafa komið til að trúa því að opna ögn málið með í frumeindum sem síðan staðfest með Rutherford. Hann kallaði það "plánetulíkan líkan af frumeind."

Þverstæður skammtafræði heiminum

Spurningin um hvað telst rafeinda flókið nóg, að minnsta kosti á þessu stigi þróun vísinda. Áður miðað við það, sem þú þarft að hafa samband við einn af þversögnum skammtafræði eðlisfræði sem jafnvel vísindamenn geta ekki útskýrt. Þetta er hin fræga tveggja glugg tilraun, útskýra tvöfalda eðli rafeindarinnar.

Kjarni hennar er að áður en "byssu", hleypa ögn, setja ramma með lóðrétta rétthyrndum opnun. Á bak henni er veggur, sem verður fram ummerki hits. Svo, þú þarft fyrst að skilja hvernig málið hegðar sér. Auðveldasta leiðin til að sjá hvernig á að byrja á vél tennis bolta. Hluti af perlum falla í holu, og leifar af vegg niðurstöðum í bætt í einni lóðréttri hljómsveit. Ef í ákveðinni fjarlægð til að bæta við öðru sömu holu ummerki mynda, hver um sig, tvær hljómsveitir.

Öldurnar haga sér einnig á annan hátt í slíkum aðstæðum. Ef veggur mun sýna ummerki árekstri við öldu, um er að ræða einn opnun hljómsveit mun einnig maður að vera. Hins vegar eru hlutirnir að breytast í tilfelli af tveimur slits. Wave sem liggur í gegnum götin, skipt í tvennt. Ef toppur af einum veifa uppfyllir botni aðra, þeir hætta hvor aðra, og truflunum mynstur (margar lóðrétt rönd) birtist á vegg. Setja á mótum öldurnar mun skilja eftir merki, og þeim stöðum þar sem það var gagnkvæmt quenching, nr.

furðulegur uppgötvun

Með hjálp ofan tilraun, vísindamenn geta greinilega sýnt heiminum muninn skammtafræði og klassískri eðlisfræði. Hvenar þau byrjuðu að hleypa rafeindum vegg, oftast á sér stað í lóðréttri merkja á það: sumir agnir eins tennisbolta féll í bilið, og sumir gera það ekki. En að allt breyst, þegar það var annað gat. Á veggnum í ljós truflunum mynstur! Fyrsta Eðlisfræði ákvað að rafeindir trufla hvor aðra og ákváðum að láta þá einn í einu. Hins vegar, eftir nokkrar klukkustundir (hraði flytjast rafeinda er enn mun lægra en hraði ljóssins) byrjaði aftur að sýna truflunum mynstur.

óvænt snúa

Rafræn, ásamt öðrum tilteknum agnir, til dæmis Ijóseinda, sýnir bylgju-ögn duality (einnig er notað hugtakið "Quantum-bylgju tvíhyggju"). Eins köttur Schrödinger sem bæði lifandi og dauðir, rafeinda ríkið getur verið bæði rauðra og bylgja.

Hins vegar er næsta skref í þessari tilraun hefur skilað enn fleiri leyndardóma: grundvallarréttur ögn, sem virtist vita allt, sem kynnt ótrúlega á óvart. Eðlisfræðingar ákveður að setja í holur matsáætlun tæki til að læsa, þar sem glugg ögn eru og hvernig þeir komið fram sem bylgjur. En um leið og hún var sett eftirlit kerfi á vegg voru aðeins tveir hljómsveitir samsvara tvær holur, og engin truflun mynstur! Um leið og "skyggðu" hreinsa, ögn aftur tók að sýna öldu eiginleika eins og hún vissi að hún var þegar enginn er að horfa.

Önnur kenning

Eðlisfræðingur Born kynna að ögn ekki snúa inn í a bylgja bókstaflega. Elektron "inniheldur" bylgja líkur, að það gefur truflunum mynstur. Þessar agnir hafa eign superposition, sem þýðir að þeir geta verið hvar á ákveðnum líkum, og því er hægt að fylgja svona "veifa".

Engu að síður, niðurstaðan er augljós: stöðuvatn nálægð áhorfandans áhrif á niðurstöðu tilraunarinnar. Það virðist ótrúlegt, en það er ekki eina dæmið sinnar tegundar. Physics tilraunir voru framkvæmdar á stórum hluta af móður, Þegar hlut á bútnum var þynnri álpappír. Vísindamenn hafa bent á að sú staðreynd að sumir mælingum áhrif á hitastig hlutarins. Eðli þessara fyrirbæra sem þeir útskýra er ekki enn í gildi.

uppbygging

En hvað telst rafeind? Á þessum tímapunkti, nútíma vísindi geta ekki svarað þessari spurningu. Þar til nýlega var talið indivisible grundvallaratriði agnir, en nú vísindamenn eru hneigðist að trúa því að það er samsett af, jafnvel smærri mannvirki.

Sértæk gjald rafeindarinnar er einnig talið undirstöðu, en eru nú opin kvörkum með brotin upp. Það eru nokkrir kenningar um hvað telst rafeind.

Í dag getum við séð greinina, þar sem segir að vísindamenn gátu til að skipta rafeind. Hins vegar er þetta aðeins að hluta satt.

ný tilraunir

Sovéskir vísindamenn baka í níunda áratugnum af síðustu öld hafi gert ráð fyrir að rafeindir má skipta í þrjá quasiparticles. Árið 1996 tókst honum að skipta því í spinon og Holon, og nýlega eðlisfræðingur Van den Brink og hans lið var skipt í ögn spinon og orbiton. Hins vegar skipta er hægt að ná aðeins í sérstökum tilvikum. Tilraunin er hægt að fara fram við skilyrði mjög lágt hitastig.

Þegar rafeindirnar eru "kúl" að alkul, sem er um -275 gráður á Celsíus, þeir hætta nánast og form á milli þeirra eins konar efni, ef sameina í eitt ögn. Í slíkum tilvikum, og eðlisfræðingar geta fylgst quasiparticles, sem "er" rafeind.

flytjenda upplýsingar

Electron radíus er mjög lítill, það er jafn ^2.81794. 10 ^-13 cm, en það kemur í ljós að þættir hennar hafa mun minni stærð. Hver af þeim þremur hlutum í sem tókst að "gjá" rafeind ber upplýsingar um það. Orbiton, eins og nafnið gefur til kynna, það inniheldur gögn um svigrúm öldu ögn. Spinon ábyrgð á snúning rafeindar og Holon segir okkur um greiðslu. Þannig eðlisfræði getur sérstaklega fylgst mismunandi ríkjum rafeinda í mjög kældu efni. Þeir tókst að rekja a par af "Holon-spinon" og "spinon-orbiton", en ekki allir þrír saman.

ný tækni

Eðlisfræðingur sem uppgötvaði rafeind þurfti að bíða í nokkra áratugi áður fyrr uppgötvun þeirra hefur verið beitt í reynd. Nú tækni finnur notkun í nokkur ár, það er nóg að muna Graphene - ótrúlegt efni samanstendur kolefnisatóma í einu lagi. Að skipta um rafeindarinnar væri gagnlegt? Vísindamenn spá því að skapa skammtafræði tölva, the hraði af sem samkvæmt þeim, nokkrum tugum sinnum stærri en öflugustu tölvur í dag.

Hvað er leyndarmál skammtafræði tölva tækni? Þetta má kallast einföld hagræðingu. Í hefðbundnum tölva, lágmarks jöfn hluti af þeim upplýsingum - smá. Og ef við lítum á gögnum með eitthvað sjón, eitthvað fyrir bílinn aðeins tveir möguleikar. Bit getur innihaldið annaðhvort núll eða einn, sem er hluti af a tvöfaldur kóða.

ný aðferð

Nú skulum ímynda sér að eftir smá sem er og núll, og eining - a "skammtafræði svolítið" eða "Cube". Hlutverk einföldum breytum mun leika snúning rafeindarinnar (það er hægt að snúa annað hvort réttsælis eða rangsælis). Ólíkt einfalt bita Cube má framkvæma nokkrar aðgerðir samtímis, og vegna þessa hækkun mun eiga sér stað hraði, lág rafeinda massa og hleðslu ert ekki máli hér.

Þetta má skýra með dæmi um völundarhús. Til að fá út úr því, þú þarft að reyna mikið af mismunandi valkosti sem aðeins einn verður rétt. Hefðbundin tölva leysir jafnvel vandamál fljótt, enn á einum tíma gátu aðeins unnið á einum vandamál. Hann enumerates alla valkosti á einu svæði, og að lokum finnur leið út. Skammtafræði tölva, þökk sé duality kyubita getur leyst mörg vandamál samtímis. Hann mun fara yfir allar valkostir eru ekki á netinu, og í einni stundu í tíma, og einnig leysa vandamál. Erfiðleikarnir er aðeins svo langt er að fá fullt af vinnu á skammtafræði hlut - þetta mun vera grundvöllur fyrir nýja kynslóð tölva.

umsókn

Flestir nota tölvu á heimili stigi. Með þessu frábæra starfi svo langt og hefðbundnum tölvum, en til að spá fyrir ákveðna atburði þúsundir, kannski hundruð þúsunda breytum, vélin verður einfaldlega gríðarlegur. Quantum tölva sem auðveldlega ráðið við slíkt sem veður spá fyrir mánuði, meðferð hörmung og spá gögn, og mun einnig framkvæma flókin stærðfræði útreikninga með mörgum breytum fyrir brot af sekúndu, allt með örgjörva á nokkrum atómum. Svo það er hægt, mjög fljótlega öflugustu tölvur okkar eru pappír-þunnur.

dvelja heilbrigt

Quantum tölvutækni mun gera a gríðarstór framlag til læknisfræðinnar. Mannkynið verður hægt að búa til nanomachinery með sterka möguleika, með hjálp þeirra, verður það að vera mögulegt ekki einungis að greina sjúkdóminn með því einfaldlega að horfa á allan líkamann innan frá, heldur einnig til að veita læknishjálp án skurðaðgerðar: pínulitlum vélmenni með "heila" aðrar en tölvu er hægt að framkvæma allar aðgerðir.

Óhjákvæmilegt byltingu á sviði tölvuleikja. Öflugur vélar sem geta þegar í stað að leysa vandamál, verður að vera fær um að spila leiki með ótrúlega raunhæf grafík, það er ekki langt undan þegar og tölva heima með fullt immersion.