電子靜止質(zhì)量基本介紹

電子〔靜〕質(zhì)量是電子靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)所具有的質(zhì)量，符號(hào)為m_e。原子物理學(xué)和核物理學(xué)的量。SI單位：kg(千克)。并用的非SI單位：u(原子質(zhì)量單位)。1 u=(1.660 540 2±0.000 001 0)×10^-27 kg。m_e=9.109 389 7±0.000 005 4)×10^-31 kg=(5. 485 799 03±0.000 000 13)×10^-4u。

“電子靜止質(zhì)量”在不同場(chǎng)所都有出現(xiàn)。“電子靜止質(zhì)量”與電荷一起構(gòu)建了最重要的基本粒子電子；“電子靜止質(zhì)量”與電荷共同約定了電子的有效尺寸——電子等效直徑d；兩個(gè)“電子靜止質(zhì)量”之間的萬(wàn)有引力與兩個(gè)電荷之間的靜電力，于相同力學(xué)條件下的力度比D，是最重要的物理常數(shù)之一；“電子靜止質(zhì)量”還可以整裝地從正能態(tài)變成負(fù)能態(tài)，成為狄拉克海中的負(fù)能態(tài)電子的基本成分。以上陳述說(shuō)明，“電子靜止質(zhì)量”是一個(gè)特殊意義的質(zhì)量集團(tuán)。我們暫且不去考慮它是不是最小的質(zhì)量體，我們只在承認(rèn)和利用“電子靜止質(zhì)量”的穩(wěn)定的質(zhì)量恒值狀態(tài)，以及與這個(gè)質(zhì)量恒值相關(guān)的幾個(gè)有意義的力學(xué)常數(shù)：比如電子體積v，亦為“電子靜止質(zhì)量”的體積常數(shù)；比如質(zhì)心相距為d時(shí)的兩個(gè)“電子靜止質(zhì)量”間的萬(wàn)有引力

人們是從認(rèn)識(shí)電子開(kāi)始而知道原子核的，我們平常所用的電也來(lái)自于這種微小粒子的快速流動(dòng)?？茖W(xué)家是怎么發(fā)現(xiàn)電子的呢"_blank" href="/item/陰極射線">陰極射線。

19世紀(jì)后，科學(xué)家們對(duì)電有了更多的認(rèn)識(shí)，開(kāi)始從事與氣體放電現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)驗(yàn)研究。1867年，德國(guó)科學(xué)家希托夫發(fā)現(xiàn)，如果將金屬薄片放在真空放電管的陰極和產(chǎn)生熒光的管壁之間，有清晰的陰影產(chǎn)生，說(shuō)明產(chǎn)生熒光的是一種起源于陰極、沿直線前進(jìn)的射線，而且它能被磁鐵偏轉(zhuǎn)，說(shuō)明帶有電荷，人們稱此為“陰極射線”。

這一現(xiàn)象引起英國(guó)科學(xué)家湯姆遜的濃厚興趣。1897年，湯姆遜根據(jù)陰極射線在電場(chǎng)和磁場(chǎng)作用下的偏轉(zhuǎn)，判定這是一種帶電荷的粒子流，又用實(shí)驗(yàn)測(cè)定出這些粒子的電荷與其質(zhì)量的比率為氫離子的千分之一。

后來(lái)，英國(guó)科學(xué)家克魯克斯發(fā)明一種新的高真空度氣體放電管，通上高壓電后，陰極發(fā)射出強(qiáng)烈的熒光，照射在陰極對(duì)面的玻璃壁上，如果在陰極和玻璃壁之間放置一個(gè)小葉輪，輪葉就會(huì)開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)，說(shuō)明這種射線具有熱效應(yīng)和動(dòng)量。

當(dāng)時(shí)人們唯一知道的帶電粒子是原子的負(fù)離子，但陰極射線粒子不可能是這種負(fù)離子，因?yàn)樗茈姶艌?chǎng)的偏轉(zhuǎn)如此強(qiáng)。這只有兩種可能，要么就是它的質(zhì)量很小，要么就是它具有非常高的電荷。湯姆遜最終測(cè)定出陰極射線粒子的電荷同電解中氫離子所帶的電荷是同一數(shù)量級(jí)，從而證明了陰極射線粒子的質(zhì)量確實(shí)只是氫離子的千分之一。

湯姆遜還發(fā)現(xiàn)，無(wú)論是改變放電管中氣體的成分，還是改變陰極材料，陰極射線的粒子都是相同的，而且不論是由于強(qiáng)電場(chǎng)的電離、紫外光的照射、正離子的轟擊、金屬受灼熱還是放射性物質(zhì)的自發(fā)輻射，都發(fā)射出相同的帶電粒子，說(shuō)明這些粒子一定是從金屬原子中被撞擊出來(lái)的，因此它必定是組成原子的一種更小的粒子。湯姆遜用令人信服的證據(jù)表明，原子并非像人們以往所認(rèn)為的那樣是物質(zhì)最終不可分割的基本粒子。湯姆遜當(dāng)時(shí)把它稱作“微?！?，后來(lái)改稱“電子”。

這種觀念在當(dāng)時(shí)令人震驚，但其后越來(lái)越多的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)證實(shí)了這一點(diǎn)。在1909年，美國(guó)物理學(xué)家密立根通過(guò)油滴實(shí)驗(yàn)，精確地測(cè)定出微小油滴上所帶的電子電荷值，再次證明了電荷的不連續(xù)性和電子的存在。這些發(fā)現(xiàn)將人們進(jìn)一步帶人到原子世界的內(nèi)部。湯姆遜因此獲得1906年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，密立根獲得1923年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)測(cè)定結(jié)果，電子的質(zhì)量為氫原子質(zhì)量的1/1837，即9.10×10^-28kg 。

電子靜止質(zhì)量質(zhì)元

定義“電子靜止質(zhì)量”為一個(gè)恒定的質(zhì)量團(tuán)粒，稱為“質(zhì)元”Unitmass，其質(zhì)量用m代表，其占有空間表達(dá)為【】，其體積即是電子體積v，其實(shí)體表示為【m】。定義負(fù)值的“電子靜止質(zhì)量”亦是一個(gè)恒定的質(zhì)量團(tuán)粒，稱作“負(fù)質(zhì)元”Negunitmass，用m^-代表它的負(fù)值質(zhì)量，其占有空間同樣表達(dá)為【】，其體積同為v，其實(shí)體表示為【m^-】。為了引進(jìn)無(wú)法回避的新概念術(shù)語(yǔ)，介紹了上述幾個(gè)漢語(yǔ)和英語(yǔ)的新詞匯。

質(zhì)元體積就是電子體積，負(fù)質(zhì)元體積又同質(zhì)元體積一樣，所以v為質(zhì)元體積、負(fù)質(zhì)元體積以及電子體積的共同表達(dá)，電子等效直徑d同樣為質(zhì)元、負(fù)質(zhì)元、電子三者的一維尺寸的共同表達(dá)，也可稱之為“質(zhì)元等效直徑”。于是有

【】和

電子的二元結(jié)構(gòu)表達(dá)為【m e】。如果令符號(hào)【 】代表質(zhì)元實(shí)體【m】，電子二元結(jié)構(gòu)的表達(dá)形式【 e】，可以更加接近實(shí)際的物理圖像——質(zhì)元包容中心點(diǎn)電荷。

【 】=【m】

【 e】=【m e】

兩個(gè)無(wú)擾狀態(tài)的質(zhì)元A與B之間給出的最強(qiáng)重力作用配位是，兩個(gè)質(zhì)元球體緊密相切。這時(shí)兩球的質(zhì)心距離最短，恰為d。如圖《兩個(gè)質(zhì)元球mA與mB的球面緊貼的二維示意》所示。這種配位下的兩質(zhì)元之間的萬(wàn)有引力大小，恰為一個(gè)常數(shù)單元

定義

電子靜止質(zhì)量康普頓效應(yīng)

在康普頓散射中，被散射的光子的波長(zhǎng)大于入射光子波長(zhǎng)，波長(zhǎng)的改變量為

電子靜止質(zhì)量質(zhì)心系和閾能

能量守恒對(duì)兩個(gè)粒子碰撞時(shí)所能發(fā)生的核反應(yīng)或事件加上了一個(gè)普遍的限制，例如，一個(gè)高能光子(

然而，這個(gè)反應(yīng)在自由空間中對(duì)于任何能量都是不可能的，因?yàn)閯?dòng)量不可能守恒，光子的動(dòng)量是

這個(gè)反應(yīng)能在另一粒子——例如一個(gè)原子核——的附近進(jìn)行，因?yàn)檫@時(shí)原子核可以吸收動(dòng)量的改變，原子核通過(guò)它的庫(kù)侖場(chǎng)對(duì)帶電粒子的推和拉，吸收了動(dòng)量的改變，于是，可能有

原子核的動(dòng)量由于反應(yīng)而改變了，但在其他方面，原子核實(shí)際上沒(méi)有變化，因而它只是起了一種簡(jiǎn)單的催化劑作用。原子核的初始動(dòng)量可以是零。

一個(gè)重粒子或原子核是吸收多余動(dòng)量而不吸收很多能量的良好媒介物。這一點(diǎn)可以從非相對(duì)論性動(dòng)能的表達(dá)式中看出：