וואָס איז אַ עלעקטראָן? די מאַסע און באַשולדיקן פון אַ עלעקטראָן

עלעקטראָן - אַ פונדאַמענטאַל פּאַרטאַקאַל, איינער פון די וואס זענען די סטראַקטשעראַל וניץ פון ענין. לויט צו די גריידינג איז אַ פערמיאָן (פּאַרטאַקאַל מיט האַלב-ינטאַגראַל ומדריי, געהייסן נאָך פיסיסיסט Enrico Fermi) און לעפּטאָנס (פּאַרטיקאַלז מיט האַלב-ינטעגער ומדריי, טאָן ניט אָנטייל נעמען אין די שטאַרק ינטעראַקשאַן, איינער פון די פיר הויפּט אין פיזיק). באַריאָן נומער פון די עלעקטראָן איז נול, ווי גוט ווי אנדערע לעפּטאָנס.

ביז לעצטנס עס איז געווען געגלויבט אַז די עלעקטראָן - אַן עלעמענטאַר, אַז איז ינדיוויסיבאַל, וואָס האט קיין ביניען פון אַ פּאַרטאַקאַל, אָבער סייאַנטיס האָבן אַ אַנדערש מיינונג הייַנט. וואָס איז די עלעקטראָן אויף פּרעזענטירונג פון מאָדערן פיזיק?

געשיכטע פון די נאָמען

אַפֿילו אין אלטע גריכנלאנד נאַטוראַליסץ באמערקט אַז בורשטין, פֿאַר-ראַבד מיט פוטער, אַטראַקץ קליין אַבדזשעקס, דאס הייסט יגזיבאַץ ילעקטראָומאַגנעטיק פּראָפּערטיעס. און דער נאָמען פֿון די עלעקטראָן באקומען פון די גריכיש ἤλεκτρον, וואָס מיטל "בורשטין". די טערמין סאַגדזשעסטיד דזשארזש. סטאָניי אין 1894, כאָטש די פּאַרטאַקאַל איז געווען דיסקאַווערד דורך דזש .. טאַמפּסאַן אין 1897. עס איז געווען שווער צו געפֿינען די גרונט פון דעם איז די קליין מאַסע און אָפּצאָל פון די עלעקטראָן געווארן צו געפֿינען אַ באַשטימענדיק דערפאַרונג. דער ערשטער בילדער פון די פּאַרטיקאַלז איז געווען טשאַרלעס ווילסאָן מיט אַ ספּעציעל אַפּאַראַט, וואָס איז געניצט אַפֿילו אין מאָדערן יקספּעראַמאַנץ און איז געהייסן אין זייַן כּבֿוד.

אַ טשיקאַווע פאַקט איז אַז איין פון די פּריקאַנדישאַנז פֿאַר די עפענונג פון אַ עלעקטראָן איז אַ אַזוי צו זאָגן: פֿון בנימין Franklin. אין 1749 ער דעוועלאָפּעד די כייפּאַטאַסאַס אַז עלעקטרע - אַ מאַטעריאַל מאַטעריע. עס איז אין זייַן מעשים זענען געווען ערשטער געניצט ווערטער אַזאַ ווי positive און נעגאַטיוו טשאַרדזשאַז, קאַפּאַסאַטער אָפּזאָגן, באַטאַרייע און ילעקטריקאַל פּאַרטיקאַלז. די ספּעציפיש אָפּצאָל פון די עלעקטראָן איז באטראכט צו זיין נעגאַטיוו, און די פּראָטאָן - positive.

די אנטדעקונג פון די עלעקטראָן

אין 1846, דער באַגריף פון אַ "אַטאָם פון עלעקטרע" איז געניצט אין זייַן אַרבעט, די דייַטש פיסיסיסט ווילהעלם וועבער. מייַקל פאַראַדיי דיסקאַווערד די טערמין "יאָן", וואָס איז איצט, טאָמער, וויסן אַלע נאָך אין שולע. די קשיא פון עלעקטרע נאַטור ינוואַלווד פילע באַוווסט געלערנטע אַזאַ ווי דייַטש פיסיסיסט און מאַטעמאַטיקער יוליוס פּלוקקער, זשאַן פּעררען, די ענגליש פיסיסיסט ויליאַם קרוקס, ערנעסט Rutherford און אנדערע.

אזוי, איידער דזשאָזעף טאָמפּסאָן הצלחה געענדיקט זיין באַרימט עקספּערימענט און פּרוווד די עקזיסטענץ פון אַ פּאַרטאַקאַל קלענערער ווי אַן אַטאָם, אין די פעלד אַרבעט פון פילע סיינטיס און די אנטדעקונג וואָלט זיין אוממעגלעך, זיי האָבן ניט געטאן דעם קאָלאָסאַל אַרבעט.

אין 1906, דזשאָזעף טאָמפּסאָן באקומען די נאבעל Prize. דערפאַרונג איז געווען ווי גייט: דורך די פּאַראַלעל מעטאַל פּלאַטעס פון די ילעקטריקאַל פעלד, קאַטאָוד שטראַל בימז זענען דורכגעגאנגען. דעריבער זיי וואָלט האָבן געטאן די זעלבע וועג, אָבער נאָך אַ שפּול סיסטעם צו שאַפֿן אַ מאַגנעטיק פעלד. טאַמפּסאַן געפֿונען אַז ווען אַן עלעקטריש פעלד דעפלעקטעד בימז, און די זעלבע איז באמערקט מיט מאַגנעטיק קאַמף, אָבער בימז קאַטאָוד שטראַל טרייַעקטאָריע ניט געביטן אויב זיי אַקטאַד ביידע פון די fields אין זיכער פּראַפּאָרשאַנז, וואָס אָפענגען אויף די פּאַרטאַקאַל גיכקייַט.

נאָך חשבונות טאַמפּסאַן געלערנט אַז די גיכקייַט פון די פּאַרטיקאַלז איז באטייטיק נידעריקער ווי די גיכקייַט פון ליכט, און דעם מענט אַז זיי האָבן מאַסע. פֿון דעם פונט פון פיזיק האָבן קומען צו גלויבן אַז די עפענען פּאַרטאַקאַל ענין ינקלודעד אין די אַטאָמס אַז דערנאָך באשטעטיקט דורך Rutherford. ער האָט גערופֿן עס "אַ פּלאַנאַטערי מאָדעל פון די אַטאָם."

פּאַראַדאָקסעס פון די קוואַנטום וועלט

די קשיא פון וואָס קאַנסטאַטוץ אַ עלעקטראָן קאָמפּליצירט גענוג, לפּחות אין דעם בינע פון אַנטוויקלונג פון וויסנשאַפֿט. איידער קאַנסידערינג עס, איר דאַרפֿן צו קאָנטאַקט איינער פון די פּאַראַדאָקסעס פון קוואַנטום פיזיק אַז אַפֿילו די סייאַנטיס קענען ניט דערקלערן. דאס איז די באַרימט צוויי-שניט עקספּערימענט, יקספּליינינג די צווייענדיק נאַטור פון די עלעקטראָן.

זייַן עסאַנס איז אַז איידער די "ביקס", פירינג פּאַרטיקאַלז, שטעלן ראַם מיט ווערטיקאַל רעקטאַנגגיאַלער עפענונג. הינטער איר איז אַ וואַנט, אויף וואָס וועט זיין באמערקט טראַסעס פון די היץ. אַזוי, איר ערשטער דאַרפֿן צו פֿאַרשטיין ווי ענין ביכייווז. די יזיאַסט וועג צו זען ווי צו אָנהייבן די מאַשין טעניס באַללס. טייל פון קרעלן פאַלן אין די לאָך, און די טראַסעס פון די וואַנט רעזולטאטן אין צוגעגעבן אין אַ איין ווערטיקאַל באַנד. אויב אין אַ זיכער דיסטאַנסע צו שטעלן אן אנדער דער זעלביקער לאָך טראַסעס וועט פאָרעם, ריספּעקטיוולי, צוויי באַנדס.

די כוואליעס אויך ביכייוו אנדערש אין אַזאַ אַ סיטואַציע. אויב די וואַנט וועט ווייַזן טראַסעס פון אַ צונויפשטויס מיט אַ כוואַליע, אין די פאַל פון איינער עפן באַנדע וועט זיין אויך איין. אָבער, דאס זענען טשאַנגינג אין די פאַל פון די צוויי סליץ. וואַווע פּאַסינג דורך די האָלעס, צעטיילט אין האַלב. אויב די שפּיץ פון איינער כוואַליע מיץ די דנאָ פון דעם אנדערן, זיי באָטל מאַכן יעדער אנדערע, און די ינטערפערענסע מוסטער (קייפל ווערטיקאַל מלקות) וועט דערשייַנען אויף די וואַנט. אָרט אין די ינטערסעקשאַן פון די כוואליעס וועט לאָזן אַ צייכן, און די ערטער ווו עס איז געווען קעגנצייַטיק קווענטשינג, ניט.

אַמייזינג ופדעקונג

מיט די הילף פון די אויבן עקספּערימענט, סייאַנטיס קענען קלאר באַווייַזן צו דער וועלט די חילוק צווישן קוואַנטום און קלאסישע פיזיק. ווען זיי סטאַרטעד פירינג עלעקטראָנס וואַנט, יוזשאַוואַלי אַקערז אין אַ ווערטיקאַל צייכן אויף עס: עטלעכע פּאַרטיקאַלז פּונקט ווי אַ טעניס פּילקע אַראָפאַקן אין דער ריס, און עטלעכע טאָן ניט. אבער אַז אַלע געביטן, ווען עס איז געווען אַ צווייט לאָך. אויף די וואַנט גילוי די ינטערפערענסע מוסטער! ערשטער Physics באַשלאָסן אַז עלעקטראָנס אַרייַנמישנ זיך מיט יעדער אנדערע און באַשלאָסן צו לאָזן זיי איינער דורך איינער. אבער, נאָך אַ פּאָר פון שעה (גיכקייַט פון מאָווינג עלעקטראָנס איז נאָך פיל נידעריקער ווי די גיכקייַט פון ליכט) ווידער אנגעהויבן צו ווייַזן אַ ינטערפערענסע מוסטער.

אומגעריכט דרייַ

עלעקטראָניק, צוזאַמען מיט זיכער אנדערע פּאַרטיקאַלז אַזאַ ווי פאָטאָנס, יגזיבאַץ אַ כוואַליע-פּאַרטאַקאַל דואַלאַטי (אויך ניצט דער טערמין "קוואַנטום-כוואַליע דואַליסם"). ווי קאַץ סטשרöדינגער אַז ביידע לעבעדיק און טויט, די עלעקטראָן שטאַט קענען זיין ביידע קאָרפּוסקולאַר און כוואַליע.

אָבער, די ווייַטער שריט אין דעם עקספּערימענט האט דזשענערייטאַד אַפֿילו מער סודות: אַ פונדאַמענטאַל פּאַרטאַקאַל, וואָס געווען צו וויסן אַלץ, דערלאנגט אַן ניט צו גלייבן יבערראַשן. פיסיסיסץ באַשליסן צו ינסטאַלירן אין האָלעס סקאָופּינג מיטל צו שלאָס, דורך וואָס שפּאַלט די פּאַרטאַקאַל זענען, און ווי זיי באַשייַמפּערלעך זיך ווי כוואליעס. אבער ווי באַלד ווי עס איז געווען שטעלן מאָניטאָרינג מעקאַניזאַם אויף די וואַנט עס זענען נאָר צוויי באַנדס קאָראַספּאַנדינג צו צוויי האָלעס, און קיין ינטערפערענסע מוסטער! ווי באַלד ווי דער "שאַדאָוינג" קלינד, פּאַרטאַקאַל אנגעהויבן ווידער צו ווייַזן די כוואַליע פּראָפּערטיעס ווי אויב זי געוואוסט אַז זי איז געווען שוין קיין איינער איז וואַטשינג.

אן אנדער טעאָריע

פיסיסיסט געבוירן סאַגדזשעסטיד אַז די פּאַרטאַקאַל טוט ניט אומקערן אין אַ פאָכן ממש. עלעקטראָן "כּולל" אַ כוואַליע פון מאַשמאָעס, אַז עס גיט אַ ינטערפערענסע מוסטער. די פּאַרטיקאַלז האָבן די פאַרמאָג פון סופּערפּאָסיטיאָן, טייַטש זיי קענען זיין ערגעץ אין אַ זיכער מאַשמאָעס, און דעריבער זיי זאלן זיין באגלייט דורך אַזאַ אַ "כוואַליע".

דאך, דער רעזולטאַט איז קלאָר ווי דער טאָג: די מיר בייַזייַן פון די אַבזערווער איז משפּיע די אַוטקאַם פון דער עקספּערימענט. עס מיינט ניט צו גלייבן, אָבער עס איז ניט דער בלויז בייַשפּיל פון זייַן מין. פיזיק יקספּעראַמאַנץ זענען געטראגן אויס אויף אַ גרויס טייל פון די מוטער, אַמאָל די כייפעץ פון די אָפּשניט איז געווען די טהיננעסט אַלומינום שטער. ססיענטיסץ האָבן אנגעוויזן אַז די מיר פאַקט פון עטלעכע מעזשערמאַנץ ווירקן די טעמפּעראַטור פון די כייפעץ. די נאַטור פון די דערשיינונגען זיי דערקלערן איז ניט נאָך אין קראַפט.

ביניען

אבער וואָס קאַנסטאַטוץ די עלעקטראָן? אין דעם פונט, מאָדערן וויסנשאַפֿט קענען נישט ענטפֿערן דעם קשיא. ביז לעצטנס עס איז געווען באטראכט ינדיוויסיבאַל פונדאַמענטאַל פּאַרטיקאַלז, אָבער איצט סייאַנטיס זענען גענייגט צו גלויבן אַז עס איז באשטייט פון אַפֿילו קלענערער סטראַקטשערז.

די ספּעציפיש אָפּצאָל פון די עלעקטראָן איז אויך געהאלטן אַ יקערדיק, אָבער זענען איצט עפענען קוואַרקס מיט פראַקטיאָנאַל אָפּצאָל. עס זענען עטלעכע טיריז ווי צו וואָס קאַנסטאַטוץ אַ עלעקטראָן.

הייַנט מיר קענען זען די אַרטיקל, וואָס שטאַטן אַז די סייאַנטיס זענען ביכולת צו טיילן די עלעקטראָן. אבער, דאָס איז בלויז צומ טייל אמת.

נייַ יקספּעראַמאַנץ

סאָוויעט סייאַנטיס צוריק אין די ייטיז פון די לעצטע יאָרהונדערט האָבן אנגענומען אַז די עלעקטראָן זאל זיין צעטיילט אין דרייַ קוואַסיפּאַרטיקלעס. אין 1996 ער געראטן צו טיילן עס אין ספּינאָן און האָלאָן, און לעצטנס פיסיסיסט וואַן דען עק און זיין קאָלעקטיוו איז געווען צעטיילט אין פּאַרטאַקאַל ספּינאָן און אָרביטאָן. אָבער, ספּליטינג איז מעגלעך צו דערגרייכן בלויז אין ספּעציעל צושטאנדן. דער עקספּערימענט קענען זיין געטראגן אויס אונטער טנאָים פון גאָר נידעריק טעמפּעראַטורעס.

ווען די עלעקטראָנס זענען "קיל" צו אַבסאָלוט נול, וואָס איז וועגן -275 דיגריז סעלסיוס, זיי כּמעט האַלטן און פאָרעם צווישן זיי אַ מין פון ענין, אויב מערדזשינג אין אַ איין פּאַרטאַקאַל. אין אַזאַ צושטאנדן, און פיסיסיסץ קענען אָבסערווירן קוואַסיפּאַרטיקלעס, פון וואָס "איז" אַ עלעקטראָן.

קאַריערז אינפֿאָרמאַציע

עלעקטראָן ראַדיוס איז זייער קליין, עס איז גלייַך צו ^2.81794. 10 ^-13 סענטימעטער, אָבער עס טורנס אויס אַז זייַן קאַמפּאָונאַנץ האָבן אַ פיל קלענערער גרייס. יעדער פון די דרייַ טיילן אין וואָס געראטן צו "טיילן" די עלעקטראָן, קאַריז די אינפֿאָרמאַציע וועגן אים. אָרביטאָן, ווי דער נאָמען ימפּלייז, עס כּולל דאַטע אויף די אָרבאַטאַל פאָכן פּאַרטאַקאַל. ספּינאָן פאַראַנטוואָרטלעך פֿאַר די ומדריי פון די עלעקטראָן, און האָלאָן דערציילט אונדז וועגן די אָפּצאָל. אזוי, דער פיזיק קענען סעפּעראַטלי אָבסערווירן פאַרשידענע שטאַטן פון עלעקטראָנס אין אַ שטארק קולד מאַטעריאַל. זיי געראטן צו שפּור אַ פּאָר פון "האָלאָן-ספּינאָן" און "ספּינאָן-אָרביטאָן", אָבער ניט אַלע דרייַ צוזאַמען.

נייַ טעקנאַלאַדזשיז

פיסיסיסט וואס דיסקאַווערד די עלעקטראָן האט צו וואַרטן עטלעכע דעקאַדעס איידער ביז זייער ופדעקונג האט שוין געווענדט אין פיר. נאַואַדייז טעקנאַלאַדזשיז געפינען נוצן אין עטלעכע יאר, עס איז גענוג צו געדענקען גראַפענע - אַמייזינג מאַטעריאַל קאַנסיסטינג פון טשאַד אַטאָמס אין אַ איין שיכטע. די ספּליטינג פון די עלעקטראָן וואָלט זיין נוציק? ססיענטיסץ פאָרויסזאָגן אַז די שאַפונג פון אַ קוואַנטום קאָמפּיוטער, די גיכקייַט פון וואָס, לויט צו זיי, אַ ביסל טענס פון מאל גרעסער ווי אַז פון הייַנט ס מערסט שטאַרק קאָמפּיוטערס.

וואָס איז דער סוד פון די קוואַנטום קאָמפּיוטער טעכנאָלאָגיע? דעם קענען זיין גערופֿן אַ פּשוט אַפּטאַמאַזיישאַן. אין די קאַנווענשאַנאַל קאָמפּיוטער, די מינימום ינדיוויסיבאַל אַ טייל פֿון דער אינפֿאָרמאַציע - אַ ביסל. און אויב מיר באַטראַכטן די דאַטע מיט עפּעס וויזשאַוואַל, עפּעס פֿאַר די מאַשין בלויז צוויי אָפּציעס. ביסל זאל אַנטהאַלטן אָדער נול אָדער איין, אַז איז אַ טייל פֿון אַ ביינערי קאָד.

נייַ אופֿן

איצט לאָזן ס ימאַדזשאַן אַז אין אַ ביסל קאַנטיינד און נול, און די אַפּאַראַט - אַ "קוואַנטום ביסל" אָדער "קובע". די ראָלע פון פּשוט וועריאַבאַלז וועט שפּילן די ומדריי פון די עלעקטראָן (עס קענען דרייען אָדער קלאַקווייז אָדער קאַונטערקלאָקווייז). ניט ענלעך פּשוט ביסל קובע זאל דורכפירן עטלעכע פֿעיִקייטן סיימאַלטייניאַסלי, און רעכט צו דעם פאַרגרעסערן וועט פּאַסירן גיכקייַט, נידעריק עלעקטראָן מאַסע און אָפּצאָל זענען נישט וויכטיק דאָ.

דעם קענען זיין דערקלערט דורך די משל פון די לאַבערינט. צו באַקומען אויס פון אים, איר דאַרפֿן צו פּרובירן אַ פּלאַץ פון פאַרשידענע אָפּציעס פון וואָס נאָר איינער וועט זיין ריכטיק. טראַדיציאָנעל קאָמפּיוטער אַפֿילו סאַלווז פּראָבלעמס געשווינד, נאָך אין איין מאָל קען נאָר אַרבעט אויף אַ איין פּראָבלעם. ער ענומעראַטעס אַלע די אָפּציעס אויף איין שעטעך, און יווענטשאַוואַלי פינדס אַ וועג אויס. די קוואַנטום קאָמפּיוטער, דאַנק צו די דואַלאַטי קיוביטאַ קענען סאָלווע פילע פּראָבלעמס סיימאַלטייניאַסלי. ער וועט באריכטן אַלע אָפּציעס זענען נישט אויף שורה, און אין אַ איין מאָמענט אין צייַט, און אויך סאָלווע די פּראָבלעם. די שוועריקייט איז בלויז אין אַזוי ווייַט איז צו באַקומען אַ פּלאַץ פון אַרבעט אויף קוואַנטום כייפעץ - דעם וועט זיין די יקער פֿאַר אַ נייַ דור פון קאָמפּיוטער.

אַפּלאַקיישאַן

רובֿ מענטשן נוצן אַ קאָמפּיוטער אין די הויזגעזינד מדרגה. מיט דעם ויסגעצייכנט אַרבעט אַזוי ווייַט און קאַנווענשאַנאַל פּקס, אָבער צו פאָרויסזאָגן ספּעציפיש געשעענישן טויזנטער, אפֿשר הונדערטער פון טויזנטער פון וועריאַבאַלז, די מאַשין מוזן זיין נאָר ריזיק. קוואַנטום קאָמפּיוטער ווי לייכט קאָפּע מיט אַזאַ זאכן ווי וועטער פּראָגנאָז פֿאַר אַ חודש, די באַהאַנדלונג פון ומגליק און זייַן פּראָגנאָז דאַטן, און וועט אויך דורכפירן קאָמפּלעקס מאַטאַמאַטיקאַל קאָמפּוטאַטיאָנס מיט קייפל וועריאַבאַלז פֿאַר אַ בראָכצאָל פון אַ רגע, אַלע מיט אַ פּראַסעסער פון אַ ביסל אַטאָמס. אַזוי עס איז מעגלעך, זייער באַלד אונדזער רובֿ שטאַרק קאָמפּיוטערס זענען פּאַפּיר-דין.

סטייינג געזונט

קוואַנטום קאָמפּיוטער טעכנאָלאָגיע וועט מאַכן אַ ריזיק צושטייַער צו מעדיצין. מענטשהייַט וועט זייַן ביכולת צו מאַכן נאַנאָמאַטשינערי מיט שטאַרק פּאָטענציעל, מיט זייער הילף, עס וועט זיין מעגלעך נישט בלויז צו דיאַגנאָזירן קרענק דורך נאָר איר זוכט אין די גאנצע גוף פון די ין, אָבער אויך צו צושטעלן מעדעצינישע זאָרגן אָן כירורגיע: קליינטשיק ראָובאַץ מיט "סייכל" אנדערע ווי אַ קאָמפּיוטער קענען דורכפירן אַלע אַפּעריישאַנז.

באַשערט רעוואָלוציע אין דער פעלד פון קאָמפּיוטער גאַמעס. שטאַרק מאשינען וואָס קענען טייקעף סאָלווע די פּראָבלעם, וועט קענען צו שפּילן גאַמעס מיט ינקרעדאַבלי רעאַליסטיש graphics, עס איז נישט ווייַט אַוועק שוין און קאָמפּיוטער וועלטן מיט אַ פול טבילה.