전자
소립자 / From Wikipedia, the free encyclopedia
전자(電子, 영어: electron,
e−
,
β−
)는 음(-)의 기본 전하를 띠는 아원자 입자이다.[9] 1세대 렙톤이고,[10] 하위 구조나 하부 입자가 알려진 바가 없기 때문에 기본 입자로 여겨진다.[1] 양성자보다 1836배 작은 질량을 가지고 있다.[11] 양자역학적 속성으로 스핀이라 불리는 1/2만큼의 고유각운동량을 가진다. 동일한 양자 상태를 가지는 입자가 존재할 수 없다는 파울리 배타 원리를 따르는 페르미온이다.[10] 다른 기본입자들과 마찬가지로 파동-입자 이중성을 가진다.
구성 | 기본 입자[1] |
---|---|
통계 | 페르미온 |
세대 | 1세대 |
상호작용 | 중력, 전자기력, 약력 |
기호 | e− , β− |
반입자 | 양전자 |
이론 | 리처드 래밍 (1838–1851),[2] 조지 존스턴 스토니(1874)[3][4] |
발견 | J. J. 톰슨 (1897)[5] |
질량 | 9.1093837015(28)×10−31 kg[6] 5.48579909070(16)×10−4 u[7] 0.51099895000(15) MeV/c2[6] |
평균수명 | 안정함 ( > 6.6×1028 yr[8]) |
전하 | −1 e[lower-alpha 1] −1.602176634×10−19 C[6] −4.80320451(10)×10−10 esu |
자기 모멘트 | −1.00115965218091(26) μB[7] |
스핀 | 1/2 |
약한 아이소스핀 | LH: −1/2, RH: 0 |
약한 초전하 | LH: -1, RH: −2 |
전기, 자기, 화학, 열전도 등의 주요한 물리적 현상에 참여하며, 중력, 전자기력, 약한 상호작용의 영향을 받는다. 전하를 띄기 때문에 전기장을 형성하며, 관찰자와 상대적으로 움직이고 있을 경우 자기장이 관찰된다. 전기장과 자기장은 로런츠 법칙에 의해 상호 유도된다. 전자는 가속할 때 광자의 형태로 에너지를 방출하거나 흡수한다. 전자 플라즈마를 통해 개개의 전자를 포착할 수 있으며, 특수한 망원경은 우주 공간에서 날라오는 전자 플라즈마를 탐지할 수 있다. 전자공학, 브라운관, 방사선 치료, 레이저, 입자 가속기 등 다양한 범위에서 응용된다.
전자와 다른 아원자 입자와의 상호작용은 화학이나 핵물리학의 영역이다. 원자핵 내부의 양성자와 전자들은 정전기적 상호작용을 통해 원자를 구성한다. 두 개 이상의 원자는 전자를 공유함으로써 화학 결합을 형성할 수 있다.[12] 1838년 영국의 자연철학자인 리처드 래밍이 처음으로 원자의 화학적 성질을 설명하기 위해 전자라는 개념을 도입했고,[3] 아일랜드의 물리학자 조지 존스턴 스토니가 처음으로 베타 입자에 전자라는 이름을 붙인다. 전자는 방사성 동위 원소의 베타 붕괴나 고에너지 충돌 등으로 인해 자연적으로 발생한다. 전자의 반입자는 양전자라고 하며, 전하가 +1e인 것만 제외하면 모든 성질이 전자와 동일하다. 전자와 양전자가 충돌하는 경우 두 입자는 감마선을 만들어내며 소멸한다.