電子 電子の概要

ウィキペディア

電子

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』 (2023/11/28 23:34 UTC 版)

「ネガトロン」はこの項目へ転送されています。ヴォイヴォドのアルバムについては「ネガトロン (アルバム)」をご覧ください。

電子
核外電子の軌道の例 1sは最もエネルギー準位が低くすべての中性原子が備える。右下のπと書かれた軌道はベンゼンなどの分子に見られる。
組成	素粒子
粒子統計	フェルミ粒子
グループ	レプトン
世代	第一世代
相互作用	弱い相互作用 電磁相互作用 重力相互作用
反粒子	陽電子 (e+  )
理論化	ウィリアム・クルックス（1875年頃）
発見	ジョセフ・ジョン・トムソン（1897年）
記号	e−
質量	9.1093837015(28)×10−31 kg[1] 0.51099895000(15) MeV/c2[2]
電荷	−e −1.602176634×10−19 C[3]
磁気モーメント	−9.2847647043(28)×10−24 J/T[4]
カラー	持たない
スピン	1/2
レプトン数	1
バリオン数	0
弱アイソスピン	LH: −1/2, RH: 0
弱超電荷	LH: −1/2, RH: 0
テンプレートを表示

諸定数

電荷

電子の電荷は符号が負で大きさは電気素量に等しい。その値は

${\displaystyle -e=-1.602~176~634\times 10^{-19}\ {\text{C}}}$

である^[3]。電気素量のSI単位クーロンによる値は定義値である。

質量

詳細は「電子質量」を参照

電子の質量 m_e は

${\displaystyle {\begin{aligned}m_{\text{e}}&=9.109~383~7015(28)\times 10^{-31}\ {\text{kg}}\\&=0.510~998~950~00(15)\ {\text{MeV}}/c^{2}\\\end{aligned}}}$

である（2018 CODATA^[1][2]）。 陽子の質量 m_p に対する比は

${\displaystyle m_{\text{e}}/m_{\text{p}}=5.446~170~214~87(33)\times 10^{-4}}$

である（2018 CODATA^[5]）。

電子の比電荷は

${\displaystyle e/m_{\text{e}}=1.758~820~010~76(53)\times 10^{11}\ {\text{C}}\ {\text{kg}}^{-1}}$

である（2018 CODATA^[6]）。

コンプトン波長

電子のコンプトン波長 λ_e は

${\displaystyle \lambda _{\text{e}}={\frac {h}{m_{\text{e}}c}}=2.426~310~238~67(73)\times 10^{-12}\ {\text{m}}}$

である（2018 CODATA^[7]）。

古典半径

電子の古典半径 r_e は

${\displaystyle r_{\text{e}}=\alpha \,{\frac {\lambda _{\text{e}}}{2\pi }}=2.817~940~3262(13)\times 10^{-15}\ {\text{m}}}$

である（2018 CODATA^[8]）。

トムソン断面積

トムソン断面積 σ_e は

${\displaystyle \sigma _{\text{e}}={\frac {8\pi }{3}}\,{r_{\text{e}}}^{2}=6.652~458~7321(60)\times 10^{-29}\ {\text{m}}^{2}}$

である（2018 CODATA^[9]）。

磁気モーメント

電子の磁気モーメント μ_e は

${\displaystyle \mu _{\text{e}}=-9.284~764~7043(28)\times 10^{-24}\ {\text{J}}\ {\text{T}}^{-1}}$

である（2018 CODATA^[4]）。ボーア磁子 μ_B に対する比は

${\displaystyle \mu _{\text{e}}/\mu _{\text{B}}=-1.001~159~652~181~28(18)}$

である（2018 CODATA^[10]）。

大きさ

電子の大きさ（内部構造）については、標準模型においては内部構造のない点として扱われるが、それを超える模型において電子が大きさを持つかどうか・内部構造を持つかどうかは判明していない。これまでに高エネルギーの電子の衝突実験で電子に大きさがある兆候は見つかっていないし、電子を大きさのない素粒子として扱って矛盾のない量子論（量子電気力学）もほぼ完成している^[11]。ただし重力に関しては繰り込みは成功しておらず、下記シュバルツシルト半径が(現実的に存在するかどうかは別として)計算上存在する。また、電子には内部と外部を区別する明確な境界を定義できない。

電子の大きさ・広がりに関して考慮する数値の概算値を以下に示す。

古典半径

2.818×10⁻¹⁵ m

電磁的上限半径

1.0×10⁻¹⁸ m

2006年の実験による上限値

1.0×10⁻²² m

クォーク第2版（ブルーバックス）による理論値

1.0×10⁻³² m

プランク長（超弦理論による電子）

1.6×10⁻³⁵ m

シュヴァルツシルト半径

1.3×10⁻⁵⁷ m