الکترون

[اِ لِ رُنْ] (فرانسوی، اِ)(1) جزئی از اتم است که واجد بار الکتریسیتهء منفی و مخالف بار الکتریسیتهء پرتون می باشد. مقدار الکتریسیتهء هر الکترون برابر است با: C.G.S10-10×8/4 برحسب واحد الکترو استاتیک مساوی 19-10 × 6/1 کولن است. جرم آن برابر1میباشد.
الکترون از نظر تاریخی: یکی از نقاط مهم طرح مادهء عمومی و کلی در قرن بیستم تجزیهء ماده است به عناصر تشکیل دهندهء خود که به مراتب از اتمهای شیمیایی کوچکترند. در قرن نوزدهم میلادی تئوری اتمی ماده تکوین یافت و مورد پذیرش اهل فن قرار گرفت و بر حسب آن عناصر شیمیایی مرکب از اتمهای مشخص و یک نوع و یک شکل شناخته شدند که ترکیب آنها بطریق مختلف موجب پیدایش عکس العملهای گوناگون شیمیایی و اجسام مختلف است. در قرن بیستم تجزیهء هر یک از این اتمها نیز به عمل آمد و نشان داده شد که هر اتم واجد اجزای کوچکی است که یکی از آن اجزاء الکترون منفی و به عبارت مختصر الکترون است؛ و این جزء نخستین جزء اتم بود که با این خصوصیات کشف شد. اولین اطلاع ما بر اجزای کوچک (از جهت اندازهء جرم) و تشکیل دهندهء اتمها بر اثر مطالعهء اشعهء کاتدیک در وقت تخلیهء الکتریکی از لوله های تخلیه شده از هوا(2) بعمل آمد. در اواخر قرن نوزدهم میلادی بحثی بین فیزیکدانان جریان داشت مبنی بر اینکه آیا اشعهء کاتودیک امواجی هستند که در مسیر خود به حرکت در می آیند یا جزئی از اجزای بسیار کوچک مادی اند. کار تامسن(3) در حدود 1897 م. و نیز تجربیات فیزیکدانان دیگر تا حدی موافق جریان اجزای کوچک مادی بودن آن بود که مطالعات وسیع بعدی احتمال فوق را بر کنار گذاشت و عقیدهء اهل فن را به آنجا کشانید که همه متفقاً بگویند اشعهء کاتدیک از اجزای اتم ساخته شده اند و اجزای اتم نیز بدون توجه به مبدأ تولید یا وسیلهء تولید همگی واجد یک نسبت جرمند و این نسبت مساوی 1هستهء هیدروژن است. باری نتیجهء آزمایشهای متعدد شکی باقی نگذاشت که بگویند هر اتم واجد اجزائی است که یکی از آنها «الکترون» میباشد. در حدود 10 تا 15 سال بعد بموازات عمل و تجربه به روی جرم الکترونها دانسته شد که بارهای الکتریکی در الکتریسیته از واحدهای صلبی به نام الکترون، ساخته شده اند این نتیجه از یک طرف و تجربه روی الکترونهای منفی بعنوان اجزای اتم یا جرم بسیار کوچک معین از طرف دیگر موجب شد که در اتمهای شیمیایی خنثی از جهت الکتریکی بگویند که آنها باید دارای جزئی با بار مثبت نیز باشند تا سرانجام فعل و انفعالهای الکتریکی این دو نتیجهء اتم خنثی دهد. این مطلب بوسیلهء «سر ارنست رادرفورد»(4) مورد دقت قرار گرفت و محل آن جزء به روی هستهء اتم تعیین گردید. با توجه به این مقدمات نتیجه آن میشود که هر الکترون دارای دو معنی است. بموجب یک معنی الکترون یک واحد الکتریکی است و واجد یک بار الکتریکی اعم از مثبت یا منفی می باشد. این معنی اول بار از طریق استونی(5)در سال 1881 م. مورد بحث قرار گرفت؛ در معنی دیگر الکترون جزء بسیار کوچکی با جرم خاص و معینی است که حامل بار الکتریکی مشخص است و از جهت اندازه و شکل هندسی بسیار کوچک می باشد. در سال 1932 م. اندرسون(6) اعلام کرد که در تجزیهء اتمی به اجزا با بار الکتریسیتهء مثبت، به همان کیفیت الکترونهای منفی برخورده است و این اجزاء که با بار الکتریسیتهء مثبت اند بنام پوزیترون معرفی شدند و در اشعهء کیهانی یافته میشوند. الکترون مثبت از این به بعد جای خود را در فیزیک بموازات الکترون منفی باز کرد و بصورت یکی از واحدهای مقدماتی درآمد. قبل از 1927 م. مدارک تجربی با این اندیشه همراه بود که الکترونها اجزای بسیار کوچک مادی اند که حامل بار الکتریکی می باشند و بی آنکه شکل آنها معین شده باشد (چون مدرکی به دست نبود شکل الکترونها کروی فرض می شد) یا اندازهء آنها مشخص باشد، بطور کلی می گفتند که آنها خیلی کوچکتر از اتمهای شیمیایی اند. بر حسب این نظر بار منفی گرفتن یک جسم اینطور تعبیر می شد: جسم مزبور مقداری الکترون منفی گرفته است؛ و یا بالعکس بار مثبت داشتن بمعنی از دست دادن مقداری الکترون منفی بود و با این نظر جرم جسم با بار منفی زیادتر از جرم اجسام با بار مثبت می شد، منتها تفاوت آنقدر کوچک می نمود که قابل ذکر نبود. به سال 1927 م. آزمایش معروفی روی پراکندگی الکترونی بر سطح بلورین انجام گرفت و بر حسب این آزمایش معلوم شد که عمل اشعهء الکترونی همان عمل اشعهء Xمی باشد و برحسب کمیت قابل بیان است، یعنی طول موج آنها عکس سرعت مفروض الکترونهاست. بر اثر این آزمایش دوباره بحث معروف اوایل قرن بیستم در بین فیزیکدانان زنده شد مبنی بر اینکه آیا اشعهء کاتدیک موجند یا جریان اجزای بسیار کوچک ماده؟ فرق بحث در این دوره با بحث در اوایل قرن بیستم آن بود که در اوایل قرن بیستم سخن تعبیری دربارهء چند حقیقت شناخته شده بود در حالی که پس از 1927 م. بعکس بحث بر تناقضی دور می زد که از همه جانب آشکارا و معلوم فیزیکدانان بود. سرانجام حل آن در مکانیک کوانتوم بدست آمد و مشکل گشوده شد. باری آنچه لازم به ذکر است آن است که یک الکترون همواره باید بر حسب خواص و عمل خود در تحت شرایط مختلف تعریف و توصیف شود و خواص اساسی آن عبارت از بار و جرم و طول موج است.
(1) - Electron.
(2) - Evacuted tube.
(3) - J. J. Thomson.
(4) - Sir Ernest Rutherford.
(5) - G. Johnstone Stoney.
(6) - C. D. Anderson.