ما هو الإلكترون ؟
ببساطة، الإلكترون هو جسيم دون ذري يحمل شحنة سالبة، ولا وجود لمكوناتٍ أساسية يتكون منها؛ لذلك يُعتقد أنه جسيم أولي (اللبنات القاعدية التي يتشكل منها الكون). تساوي كتلة الإلكترون (1/1836) من كتلة بروتونه، وتمتلك الإلكترونات جسيماتٍ مضادةً يُطلق عليها اسم البوزيترون (تحمل شحنة موجبة)، تتطابق البوزيترونات مع الإلكترونات في كل شيء، إلا أن خصائصها متعاكسة تمامًا، فعندما تصطدم الإلكترونات مع البوزيترونات، يفنى كل منها وينتج عن ذلك زوج أو أكثر من فوتونات أشعة جاما، وللإلكترونات تفاعلات جاذبية وكهرومغناطيسية وضعيفة.
افترض نيلز بور (Niels Bohr) عام 1913م، وجود الإلكترونات في حالات طاقة كمومية، مع طاقةٍ تحدد عبر دوران (الزخم الزاوي) مدارات الإلكترون، وأن الإلكترونات بإمكانها التحرك بين تلك المدارات عبر إصدار وامتصاص الفوتونات، لقد فسرت تلك المدارات الخطوط الطيفية لذرة الهيدروجين، وفشل نموذج بور في إضافة الكثافات النسبية للخطوط الطيفية، وفشل بذلك في تفسير طيف ذرةٍ أكثر تعقيدًا.
من جهته، اقترح جيلبرت لويس (Gilbert Lewis) عام 1916م، صمود (الرابطة التساهمية) بين ذرتين عبر زوجٍ من الإلكترونات المشتركة بينهما، وفي 1919م، حسَّن إرفينج لانجموير (Irving Langmuir) النموذج الثابت لِلويس، واقترح أن توزّع كل الإلكترونات في أصداف كروية مرتكزة متساوية المركز ومتتالية.
تنقسم الأصداف على عددٍ من الخلايا التي تضم زوجًا من الإلكترونات، وقد سمح هذا النموذج بتقديم تفسيرٍ نوعي للخصائص الكيميائية لكل عناصر الجدول الدوري.
تقدر الكتلة الثابتة للإلكترون بـ (9.109×10-31) أو (5.489×10-4) من وحدة الكتلة الذرية، حسب مبدأ آينشتاين لتساوي الكتلة والطاقة، وتتطابق هذه الكتلة مع طاقة تصل إلى (.511MeV)، وللإلكترون شحنة كهربائية تصل إلى (-1.602×10) كولون، هذه هي الوحدة المعيارية لشحنة الجسيمات دون الذرية. تكون شحنة الإلكترون مطابقةً لشحنة البروتون، إضافةً للدوران.
للإلكترون عزم مغناطيسي على طول محور دورانه، وذلك يساوي بالتقريب مغنطون بور واحد (01). يشرح اتجاه الدوران مع الأخذ بعين الاعتبار أن لحركة الإلكترون خصائص الجسيمات الأولية المعروفة بـ (الحلزونية)، ومراقبة إلكترون واحد تُظهر أن الحد العلوي لنصف قطر الجسيمات هو (10 للأس -22) متر.
تضمحل بعض الجسيمات الأولية نحو جسيمات أقل ضخامة، لكن يبقى الإلكترون مستقرًا فهو أصغر الجسيمات مع شحنة (لا- صفرية).
فهم ما هو الإلكترون هو بداية فهم اللبنات الأساسية التي يتشكل منها الكون. إنها لمعرفةٌ بسيطة وأولية للغاية، لكنها تعتبر أساس تفكيرٍ علمي عظيم.
اقرأ أيضًا:
هل كوننا أنتروبي؟ هل صمم الكون خصيصًا لنا؟
ترجمة: وليد سايس
تدقيق: أسماء العجوري
