电子是我们熟知的一种构成物质的基本粒子,在大家的印象中,电子是质量很小的粒子,它围绕着原子核运动构成了世间万物。但我们很少去深入的了解它,比如说电子的质量到底有多小呢?地球上所有的电子加起来会有多大的质量呢?今天我们就来讲一讲。
电子的质量小到什么程度,我们可以从粒子加速器的实验来讲,科学家是一群很“残忍”的家伙,他们将基本粒子在粒子加速器里加速到能达到的极限,然后让它们高速碰撞,最后在这些“车祸现场”探索微观世界。电子作为基本粒子的一种,自然也逃不过科学家们的“毒手”。
电子的比荷是:(1.758802±0.000005)×10的11次方C/Kg。最早发现的基本粒子。带负电,电量为1.602176634×10-19库仑,是电量的最小单元。质量为9.10956×10-31kg。常用符号e表示。1897年由英国物理学家约瑟夫·约翰·汤。
通过实验,电子在粒子加速器里可以被加速到光速的99.998,这是一个非常了不起的速度了。之所以没有达到光速,那是因为电子有质量原因,但电子能被加速到高达光速的99.998%,也说明了它的质量是微乎其微的,其中道理很简单,质量越大的物体越难被加速。
很显然这个“微乎其微”的质量是不可能用秤来称出来的,对此科学家会用一些特殊的方法。这里先科普一个名词:“荷质比 (specific charge)”,“荷质比”即带电体的电荷量与其质量的比值,每一种带电粒子都有一个固定的“荷质比”,它是可以从实验中测量出来的,电子也不例外。上世纪初,英国物理学家约瑟夫.约翰.汤姆逊(Joseph John Thomson)通过磁场和静电的偏转力相抵消的方法,精确的测出了电子的“荷质比”e/me=1.758×10^11C/kg,并因此获得了诺贝尔物理奖。
比荷是q比m。带电体的电荷量和质量的比值,叫作荷质比 (specific charge),又称比荷。例如电子的比荷为e/me=1.758×10^11C/kg。物理研究编辑电子电量e和电子静质量m的比值(e/m)是电子的基本常数之一,又称电子比荷。
有了“荷质比”的数据,比荷是q除m还是m除q,只需要再知道单个电子的电荷量就可以计算出电子的质量了,这也是一个巨大的难题。为此科学家们付出了很多的精力,1909年美国芝加哥大学物理学家罗伯特.安德鲁.密立根(Robert Andrews Millikan)通过著名的“密立根油滴实验 ”,测得了单个电子的电荷量数值,即基本电荷e=1.602176565(35) ×10^-19库仑。随便提一下,他也因此获得了诺贝尔物理奖。
现在我们可以来看一看整个地球有多少个电子了,由于时间关系,我们不可能数出地球上总共有多少个电子,因此在这里只能用大体上的统计数据了,其中会有不小的偏差,大家也不要过于追究。
慢速电子荷质比为e/m=(1.758802±0.000005)×10的11次方C/Kg。当速度达到光速之半时,电子的荷质比将为e/m=1.523165480176071×10的11次方C/Kg。带电粒子的电量与其质量之比,是基本粒子的重要数据之一。电荷的定向。
好了,今天我们就先讲到这里,欢迎大家关注我们,我们下次再见`