什么是电子？你真的了解电子吗？专家：没人真正知道它
听起来可能令人惊讶，但没有人真正知道电子是什么，正是这个基本问题一直是现代物理学的大部分驱动力，并最终导致了量子场论的发展。
要回答“什么是电子？”这个问题，您会认为第一步是观察它。但是，说起来容易做起来难。电子对于我们来说太小了而无法观察到——我们能观察到的最小的东西是一个原子，甚至是传统显微镜所观察不到的。
因此，我们无法观察到电子，但是我们可以观察到其行为，更具体地说，是其能量。目前，这是使用Penning捕集阱完成的。Penning捕集阱是1970年代开发的一种特殊设备，其目的是长时间捕获颗粒，以便进行准确的测量。
需要注意的重要一点是，当我们进行能量测量时，实际上是在测量单个离子，即围绕中心原子核的电子而不是单个电子。
实际上，正是这种能量测量方法导致了JJ Thompson在1879年发现电子。此发现随后终止了原子是最小粒子的想法，Thompson则暗示原子是由包围的电子组成的。由正电荷的汤制成-梅子布丁模型。
然而，后来当欧内斯特·卢瑟福与盖革和马斯登一起进行他著名的金箔实验时得出结论是不正确的，他得出结论，原子的质量集中在其中心，因此提出了一个带有正中心核的模型。带负电的电子。
该模型是在尼尔斯·玻尔（Niels Bohr）的帮助下进一步发展的，但他不是将电子随机分布，而是提出它们存在于轨道中-绕着中心正核运行，类似于绕着中心核/恒星运行的行星。
现在，使用任何模型，我们都应该能够解释我们正在观察的内容。氢的光谱分析揭示了一组离散的发射线，玻尔模型将其解释为电子在轨道之间的过渡。但是，玻尔模型只能解释氢或其他单个电子原子（如离子氦）的发射光谱。
对于多电子原子，光谱分析显示出更多的离散发射线，这是玻尔模型无法解释的。
这是量子模型的接管人，在那里，关于电子的所有已知信息，不是围绕精确定义的轨道存在的，而是它们在原子周围的可能分布，通常称为电子云。电子云模型由ErwinSchrödinger和Werner Heisenberg于1926年开发，可以用概率波（特别是薛定inger波方程）来解释，其中电子可以在原子中占据的状态或“轨道”与之相似。驻波。
在量子模型中，这些状态或轨道取决于一组量子数，例如主量子数n，角动量数l，磁数m和自旋数s。正是这些不同的量子数以概率云的形式定义了电子的位置和动量，并描述了玻尔模型中未解释的发射线。
电子作为概率云而不是确定的轨道状态的另一种观点成功地描述了物质的行为。但是，尽管达到了玻尔模型无法实现的目标，但是它仍然无法揭示电子的性质以及其质量来自何处。
为了更深入，我们需要一个模型来更准确地描述电子的性质和结构，这正是 Nassim Haramein 提出的广义全息模型所提供的。
这种方法首先将能量的基本位定义为普朗克规模的振动球面单位-称为普朗克球面单位（PSU）。然后，扩展了物理学家戴维·波姆（David Bohm），雅各布·贝肯斯坦（Jacob Bekenstein），史蒂芬·霍金（Stephen Hawking），杰拉德·特霍夫特（Gerard't Hooft）和伦纳德·萨斯金德（Leonard Susskind）的工作，并指出，任何球面系统的能量（或信息）都与球面体积内PSU的数量成比例（体积熵）和球面水平线上可用的PSU数量（表面熵）。
外部和内部之间的这种全息关系定义了系统在任何给定时刻所表示的质量，而反之则定义了系统的质量能密度-或如David Bohm所述，分别为展开和折叠。
问题是–这种方法可以扩展到电子吗？
回答这个问题的第一步是考虑电子的空间范围及其所包围的信息量。因此，如果我们以电子云可以被视为信息的“电子”相干场的前提开始，那么与其将电子视为一个独立的系统，不如将电子视为空间上从质子向外延伸到半径包围着氢玻尔原子的电子云的半径。当我们使用这种方法时，我们会发现全息质量与体积比（转移电势）以及与实验测得的电子质量相当的电子质量解决方案。因此，现在我们有了一个模型，该模型不仅可以预测电子的正确质量，还可以提供对它的结构直至普朗克长度尺度的物理理解。
作为时空普朗克标度颗粒结构的 相干集体行为的电子新图谱，使我们对电子的性质有了更深入的了解。
来源：scienceblogs
作者：Amira Val Baker
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电子的质量到底有多小？地球上全部电子的总质量有多大？
提到电子，相信大家都不陌生，毕竟我们都知道，构成世间万物的原子，其实就是由原子核和电子构成。那么，电子的质量到底有多小？地球上全部电子的总质量又有多大呢？下面我们就来讨论一下这两个问题。
对于我们人类来讲，原子的质量已经是非常小的概念了，而原子内部的电子，其质量更是小得离谱，尽管如此，科学家仍然通过巧妙的方法计算出了电子的质量，怎么做到的呢？
首先我们需要知道“荷质比”这个概念，简而言之，所谓“荷质比”其实就是带电粒子的电荷量与质量的比值，对于电子而言，它们的“荷质比”是一个固定的数值，这可以通过实验得到的数据来进行计算。
其原理可概括为，由于电子的运动会因为受到磁场的影响而发生偏转，在此过程中，其“荷质比”与电子的速度、电子偏转的半径以及磁场的强度存在着确定的对应关系，因此只要通过实验测量出这几个数据，就可以计算出电子的“荷质比”。
而在知道了电子的“荷质比”之后，我们只需要再测量出电子的电荷量，就可以计算出电子的质量了。那电子的电荷量又是怎么测量的呢？这就要提到著名的“密立根油滴实验 ”了。
简单来讲，该实验的装置由两块平行的金属板组成，中间有一定的距离，可以通过电源产生一个均匀的电场，金属板上有一个小孔，用于喷射细小的带电油滴。
在这个电场之中，带电的油滴会受到向上的电场力，实验者通过调节电场的大小，使得油滴受到的电场力刚好与它受到的重力平衡，如此一来，就可以让油滴悬浮在两块金属板之间，而在这种情况下，带电油滴的电荷量就是可测量的，实验者通过大量的测量，就可以发现，所有测得的电荷量都是一个基本单位的整数倍，而这个基本单位，其实就是电子的电荷。
正是通过上述的方法，科学家计算出了电子的质量约为9.10956乘以10的负31次方千克，这是什么概念呢？
这样说吧，假如我们有一粒质量为1克的花生米，现在我们将这颗花生米的质量缩小到与电子一样大，那么按照同等比例缩小的话，整个地球的质量就将缩小成只有大约5.4克。据此我们也可以清楚地看到，电子的质量到底小到了什么程度。
尽管电子的质量小得离谱，但在地球上，它们的数量却非常多，实际上，想要估算出地球上全部电子的总质量有多大，其实有一个相对简便的方法。我们先来看一张图。
这是已知元素及其同位素的质子中子数散点图，其中“Z”代表质子，“N”代表中子，可以看到，当原子序数较小时，中子数和质子数的比例几乎都是1比1，而随着原子序数的升高，中子数的比例会出现一定程度的升高。
构成地球的主要元素有铁（32.1％）、氧（30.1％）、硅（15.1％）、镁（13.9％）、硫（2.9％）、镍（1.8％）、钙（1.5%），可以看到，这些元素的原子序数都是比较小的，所以它们的中子数和质子数的比例可以认为是1比1，不过考虑到构成地球的其它元素，我们还是可以将中子数的比例稍微算高一点点，将中子数和质子数的比例估算为51比49。
另一方面来讲，由于地球的电离度非常低，大概只有一千亿亿亿分之一，所以我们可以粗略地认为，地球在整体上是一个电中性的物体，也就是说，在地球上的电子数量与质子数量是相等的。
根据上述的估算，地球的质量就有大约51%是由中子构成，而剩下49%的质量，则是质子和电子。根据科学家的测量，质子的质量约为1.6726乘以10的负27次方千克，简单计算一下可知，质子的质量大约是电子的1836倍。也就是说，在剩下49%的质量之中，电子的质量大约占到了1837分之1。
地球的质量是已知的，大约是5.965乘以10的24次方千克，据此我们就可以计算出，地球上全部电子的总质量大约是1.59乘以10的21次方千克，也就是159亿亿吨，作为对比，地球表面的水量，大概有130亿亿吨。当然了，这只是一种粗略的估算，所以大家看看就成，不必太过当真。
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