Klasyczny promień elektronu

Z Wikipedii, wolnej encyklopedii
Skocz do: nawigacja, szukaj

Klasyczny promień elektronustała fizyczna zwana również również jako promień Lorentza lub długość rozpraszania Thomsona. Wartość opiera się na klasycznym założeniu, że masa elektronu pochodzi z energii jego pola elektromagnetycznego. Jego wartość wynosi[1]:

gdzie:

Historia[edytuj]

J. J. Thomson zauważył w roku 1881, że pole elektromagnetyczne poruszającej się ruchem jednostajnym z prędkością cząstki naładowanej niesie energię kinetyczną równą:

gdzie jest promieniem cząstki, zaś pewną stałą rzędu jedności, zależną od rozkładu ładunku elektrycznego wewnątrz cząstki[2]. Pole zachowuje się więc, jakby miało masę bezwładną

.

Cząstka naładowana będzie się więc zachowywała, jakby jej masa była sumą jej „własnej” masy i obliczonej powyżej „masy elektromagnetycznej”

.

Kuszące teoretycznie było w tej sytuacji założenie, że cała masa elektronu (który wówczas jeszcze był obiektem hipotetycznym – „atomem elektryczności”) jest pochodzenia elektromagnetycznego, czyli postawienie w ostatnim wzorze . Znając, zmierzone później, masę i ładunek elektronu, i pomijając stałą f otrzymano wyrażenie na promień elektronu, które do czasu rozwinięcia teorii kwantów uważano za poprawne, co do rzędu wielkości, oszacowanie jego rozmiarów.

Znaczenie[edytuj]

Wprawdzie obecnie wiadomo, że wyliczony tak „promień elektronu” ma niewiele wspólnego z jego rzeczywistymi rozmiarami, a elektron (a ściślej rozkład ładunku w elektronie) eksperymentalnie wydaje się być punktowy, to ta szczególna kombinacja stałych fizycznych pojawia się w wielu wzorach (np. na rozpraszanie Comptona). Dlatego pojęcie klasycznego promienia elektronu nadal funkcjonuje w fizyce, a wartość tej stałej jest mierzona i tablicowana.

Stała ta wyznacza także skalę odległości poniżej której pola elektronu nie można już traktować jak pola klasycznej cząstki, a musimy traktować je kwantowo.

Bibliografia[edytuj]

  • Fritz Rohrlich: Klasyczna teoria cząstek naładowanych. Warszawa: PWN, 1981, s. 21–22. ISBN 83-01-01771-6.

Przypisy

  1. CODATA Value 2014: classical electron radius. [dostęp 2015-07-26].
  2. na przykład dla ładunku jednorodnie rozłożonego wewnątrz kuli o promieniu R stała f = 4/5, dla ładunku jednorodnie rozłożonego na jej powierzchni f = 2/3.