Technische encyclopedie

Winkler Prins (1975)

Gepubliceerd op 10-01-2025

ELEKTRON

betekenis & definitie

een van de elementaire deeltjes, het lichtste deeltje met een elektrische lading. De grootte van deze lading dient als eenheid in de atoomfysica en de kernfysica (zie Elementaire lading). De massa van het elektron wordt als een eenheid van massa gebruikt, hoewel in de kernfysica steeds meer hiervoor in de plaats de energiemaat MeV (zie Massa-energierelatie) gebruikt wordt.

In 1897 toonde J.J. Thomson aan dat een bundel kathodestralen (die zich door een ruimte met gekruiste elektrische en magnetische velden voortplant) uit deeltjes bestaat met een constante verhouding e/m van elektrische lading en massa, onafhankelijk van het materiaal waaruit de kathode is opgebouwd en het residuele gas in de ruimte. In 1896 had P. Zeeman het later naar hem genoemde effect ontdekt van de verbreding van de spectraallijnen in een sterk magnetisch veld. Uit de theoretische onderzoekingen van Lorentz en Zeeman die hierna volgden, bleek dat het zeemaneffect kon worden geïnterpreteerd als de invloed van het magnetische veld op de bewegingen van negatief elektrisch geladen deeltjes in de atomen van de lichtbron, en wel van deeltjes met dezelfde verhouding e/m als voor de deeltjes waaruit de kathodestralen bestaan. Er is een zeer groot aantal sterk uiteenlopende experimenten die alle wijzen op het bestaan van een negatief elektrisch geladen deeltje. Dit deeltje is het elektron, met e/m = 1,76 × 1011C kg−1, e = 1,60 × 10−19 C en m = 9,1 × 10−31 kg. In het atoommodel van Bohr spelen de elektronen een belangrijke rol doordat zij successievelijk de elektronenbanen opvullen, en zo de chemische eigenschappen van de elementen bepalen.

In 1924 merkte L.V. de Broglie op dat de beweging van de elektronen beschreven kan worden door een golf (zie Quantummechanica). In 1927 door C.J. Davisson en L.H. Germer gedane experimenten aan reflectie van elektronenbundels aan metallische kristallen konden met deze golfhypothese verklaard worden, evenals de in 1927 door G.P. Thomson gedane experimenten aan de diffractie van elektronenbundels door dunne laagjes materie. Dit duale deeltjes-golfkarakter van de elektronen (en ook van andere deeltjes) is een essentieel bestanddeel van de quantummechanica. In 1926 postuleerden G.E. Uhlenbeck en S.A. Goudsmit dat het elektron een spin zou bezitten van de grootte ℏ/2 (zie Elektronenspin), zodat het elektron een fermion is (zie Statistische mechanica). Diracs relativistische theorie van het elektron (1928), waaruit het bestaan van de spin van het elektron op natuurlijke wijze volgde, voorspelde het bestaan van het antideeltje van het elektron dat de naam positon gekregen heeft (het elektron wordt ook wel negaton genoemd). Elektronen en positonen worden geproduceerd in processen van bètadesintegratie en in paren bij het proces van paarcreatie. Wanneer een elektron en een positon bijeenkomen annihileren zij elkaar onder emissie van gammastraling.

< >