иые дали космического пространства на такое расстояние, какое свет пролетает за 26 лет. Это далеко даже в космических масштабах. Ведь ближайшая звезда (Проксима в созвездии Центавра) находится от Земли на расстоянии всего 4 световых года. А 26 световых лет - это расстояние, иа котором находится от Земли яркая и красивая звезда Вега из созвездия Лиры.

Вот в какие страшные дали завела нас булавочная головка!

Что же представляет собой электрон и какие числовые характеристики определяют его физические свойства?

Электрон является частицей, имеющей наименьший электрический заряд. Заряд электрона считается наименьшим возможным количеством электричества только потому, что до сих пор ни разу не приходилось наблюдать меньшего заряда, хотя современная техника эксперимента позволяет обнаружить и измерить меньшие заряды. Заряд электрона измерен много раз разными способами. Он оказался равным 4,8 10 абсолютных электростатических единиц, или 1,6 . 10-1 кулона.

Эта величина представляет для радиотехников особый интерес, так как им постоянно приходится иметь дело

с электрическими потенциалами и электрическим током. А электрические потенциалы связаны со скоплением электронов (или других заряженных частиц) в одном месте и недостатком их в другом. Что же касается электрического тока, то он представляет собой движение зарядов. При токе 1 а за 1 сек через поперечное сечение проводника протекает 1 кулон электричества, т. е. 6,3 10 электронов.

Число электронов в кулоне баснословно велико. Если зарядить какое-нибудь тело отрицательным зарядом в 1 кулон и потом начать снимать с него электроны по 1 млн. в секунду, то снимать их придется... 200 тыс. лет. Электрон имеет массу.

Остроумные и изумительные по своей тонкости эксперименты позволили физикам не только измерить заряд электрона, но и определить его массу. Она оказалась равной

6.3 10

ЗЛЕИ1Р0Н0В

9,1 10 г. Эта величина чрезвычайно мала. Но все же масса электрона не равна нулю, и, помножив число электронов в кулоне на только что приведенную величину, получим, что кулон имеет массу 5,7 10 * г. Кулон нельзя взвесить даже на самых лучших микроаналитических весах, чувствительность которых равна миллионным долям грамма. Не так давно в газетах было сообщение об очередном чуде техники : в Ленинграде сконструированы аналитические ультрамикровесы, способные чувствовать вес до одной стомиллионной грамма. Однако и эти ультрасовременнейшие весы не могут взвесить кулон.

Интересно получить хотя бы какое-нибудь представление о величине электрона. Нельзя примитивно считать электрон каким-то подобием шарика или телом какой-либо иной формы. Но все-таки некоторые цифры, характеризующие размеры электрона, имеются. Следует только правильно понимать их. Под размерами электрона понимают не его границы, как какого-то твердого тела, а тот объем, в пределах которого сильно проявляются свойства электрона и приближение к которому уже можно считать соударением с электроном. Такой объем имеет поперечник около 10 ангстрема, или 1,2 10-1 см [ангстрем А = 10 см\. Как и

всегда, эту величину нельзя представить себе без сопоставления. Есть огромная единица - световой год. Расстояние от Земли до Солнца всего только 8,5 световой минуты. Так вот: диаметр электрона примерно во столько же раз меньше метра, во сколько раз метр меньше светового года.

Мы считаем электрон частицей вещества, одной из наименьших элементарных частиц. Такие характеризующие электрон величины, как масса, размеры, по своей сути подтверждают представление о том, что электрон является каким-то микроскопическим тельцем . Но самые тщательные исследования показали, что в некоторых случаях поведение электрона таково, что его приходится считать не

частицей, а волной со всеми присущими ей свойствами, в том числе и длиной. Длина волны электрона зависит от скорости его движения. При тех скоростях, с какими фактически приходится иметь дело, длина волны электрона примерно такая же, как рентгеновых лучей, т. е. около 0,000005 мм.

Длина волны электрона связана с разрешенными электронными оболочками атомов. Атому разрешены те оболочки, в которые укладывается целое число электронных волн.

электрон

Следует предостеречь от одной ошибки, которую часто делают, считая, что волны электрона являются электромагнитными волнами. Это не электромагнитные волны, это волны иного порядка, природа которых пока неясна. Они носят название дебройлевских волн (по имени французского физика Де-Бройля). Волновыми свойствами обладают не только электроны, но и все другие элементарные частицы и даже все вообще движущиеся тела. И Вы, читатель, если идете, то приобретаете волновые свойства, однако длина Вашей волны крайне мала, так как длина дебройлевских волн тем меньше, чем больше масса движущегося объекта и чем меньше его скорость.

Однако электрон может быть также источником и электромагнитных колебаний. Это происходит, например, прн его торможении. Энергия электрона тем больше, чем быстрее он движется. Указанная выше масса электрона - это масса покоя. Масса движущегося электрона возрастает со скоростью. Если электрон тормозится, то его энергия уменьшается. Излишек энергии может быть отдан в виде излучения электромагнитных колебаний.

Несколько слов о взаимодействии электрона с полями. Электрон имеет массу и поэтому взаимодействует с гравита-

ционным полем. Но вес электрона так мал, что с ним практически не приходится считаться. Вокруг электрона существует электрическое поле. Находясь в постороннем электрическом поле, электрон движется по направлению его линий в сторону положительных зарядов. У неподвижного электрона магнитного поля нет и с постоянным магнитным полем он не взаимодействует. Вокруг движущегося электрона образуется магнитное поле. Движущийся электрон, взаимодействует с магнитным полем. Это взаимодействие сказывается в изменении направления движения электрона.

Пытаясь составить себе какое-то представление об электронах и других элементарных частицах, не следует забывать того, что они находятся где-то на грани тех масштабов, которые так или иначе достигнуты имеющимися в нашем распоряжении средствами познания окружающего

мира. Микромир элементарных частиц отстоит от привычных нам размерностей примерно на 15 порядков. Действительно, если размеры электрона увеличить на 15 порядков, то получится величина примерно около метра - самая привычная единица размерностей нашего быта. Примерно в 10- раз отличается от метра предел нашего проникновения в мегамир галактик и звездных образований.

Эти рубежи, по-видимому, характеризуются не только определенным изменением масштабов, но и качественными изменениями взаимосвязей, иными закономерностями. Примером таких неожиданных взаимосвязей могут служить хотя бы могучие внутриядерные силы, удерживающие рядом и крепко цементирующие частицы с одинаковым зарядом, испытывающие вследствие этого огромные силы отталкивания. Видимо, некоторые наши законы природы, законы наших масштабов перестают действовать и в мега-мире звездных скоплений.

Поэтому не будем считать электрон примитивным шариком , простейшим кирпичиком мироздания. Структуры электрона мы еще не знаем, но уже очевидно, что он тоже

сложен. Электрон находится сегодня на пределе выявленных нами рубежей в структуре мира. Мы пока не знаем, что делается еще дальше в глубине материи за этими рубежами.

Но наши познания микромира непрерывно расширяются и углубляются, и пределы познанных нами и поставленных на службу человеку масштабов непрерывно раздвигаются.

CXromxysvm бес

Л А

Огромное количество атомов, содержащихся даже в самом незначительном объеме любого вещества, заставляет думать, что элементарные частицы, из которых оно состоит, плотно спрессованы.

Можно привести много примеров, которые подтверждают эту мысль. Вот перед нами радиолампа. Из ее стеклянного или металлического баллона со всей тщательностью выкачан воздух. Несметные полчища молекул воздуха яростно

бьются снаружи о стенки баллона, стремясь прорваться внутрь. Каждый квадратный сантиметр поверхности баллона при комнатной температуре испытывает в секунду 10 ударов от окружающих лампу молекул воздуха, несущихся со скоростью 1 500 км/ч. Однако тонкие стенки баллона успешно противостоят этому сверхураганному об-16

/МИЛЛИАРД06\

стрелу. Ни малейшей щелки не могут найти в них молекулы воздуха.

Это невольно заставляет думать, что элементарные частицы, из которых состоит вещество, сложены так же плотно, как скажем, кирпичи в стене.

Посмотрим, как обстоит дело в действительности. Для этого обратимся снова к булавочной головке и прежде всего заметим некоторые нужные нам цифры: поперечник, электрона примем равным Ю' мм; поперечник атомного ядра в среднем составляет 10 мм, а поперечник атома - около 1 Ю мм. Поперечник булавочной головки примем равным ],3мм, а число атомов в ней, как уже указывалось, 10.

Увеличим булавочную головку до размеров земного шара. Диаметр земного шара равен в круглых цифрах 13 ООО км, т. е. 13 10 мм. Значит, булавочную головку, имеющую в поперечнике 1,3 мм, надо увеличить в 10 млрд. (10°) раз, чтобы она сравнялась по величине с земным шаром.

Какой же величины достигнет при таком увеличении атом? Поперечник атома примерно равен 1 10 мм, т. е. 10 ° м. При увеличении в 10 млрд. раз поперечник его станет равен 1 м. В результате такого увеличения мы получим метровую модель атома, размер которой нам представить себе нетрудно. Это шар окружностью в два обхвата.

Сколь же велики при подобном увеличении будут атомные ядра и электроны?

Поперечник атомного ядра равен примерно 10 мм. При увеличении в 10 раз ядро атома достигнет величины 0,1 мм. Точка, стоящая в конце этой фразы, имеет диаметр около 0,5 мм. Значит, диаметр атомного ядра будет в 5 раз меньше. Это - толщина волоса.

Удастся ли увидеть ядро в такой метровой модели атома? При хорошем боковом освещении и на соответствующем фоне люди с хорошим зрением смогут различить его. Ведь мы различаем в солнечном луче мельчайшие пылинки, невидимые в обычных условиях.

А каким же станет диаметр электрона? Он будет еще в 10 раз меньше. Толщина паутинной нити может дать