Էլեկտրոնի հանգստի զանգված

me-ի արժեքները	Միավորներ
9,10938215(45)×10−31	կգ
5,4857990943(23)×10−4	զամ
8,18710438(41)×10−14	Ջ/c2
0,510998910(13)	MeV/c2
me-ի էներգիական արժեքները	Միավորներ
8,18710438(41)×10−14	Ջ
0,510998910(13)	MeV

Էլեկտրոնի հանգստի զանգված (նշանակումը՝ m_e), կայուն էլեկտրոնի զանգվածը։ Ֆիզիկայի հիմնարար հաստատուններից մեկն է, կարևոր դեր ունի նաև քիմիայում՝ Ավոգադրոյի հաստատունի հետ կապի պատճառով։ Արժեքը մոտավորոպես 9,11×10⁻³¹ կիլոգրամ է կամ մոտ 5,486×10⁻⁴ զանգվածի ատոմական միավոր, որի համարժեք էներգիան մոտ 8,19×10⁻¹⁴ ջոուլ է կամ մոտ 0,511 մեգաէլեկտրոն-վոլտ։

Անվանումը

«Հանգստի զանգված»+կինետիկ էներգիա տերմինը գալիս է հարաբերականության հատուկ տեսության էֆկտները հաշվի առնելու անհրաժեշտությունից՝ պայմանավորված էլեկտրոնի երևացող (կամ դիտարկվո) զանգվածով։ Անհնար է «կշռել» կայուն էլեկտրոնը, ուստի բոլոր գործնական չափումները պետք է արվեն շարժվող էլեկտրոնի համար։ Նույնը ճիշտ է ցանկացած այլ ներատոմային մասնիկի համար։ Ֆոտոնի կամ գլյուոնի նման մասնիկների դեպքում իրավիճակն ավելի խնդրահարույց է, քանի որ կայուն կամ «հանգստի վիճակում» գտնվող մասնիկի հենց հասկանությունն իմաստ չունի։

Որոշում

Էլեկտրոնի հանգստի զանգվածը կիլոգրամներով հաշվարկվում է R_∞ Ռիդբերգի հաստատունի սահմանումից՝

$R_{\infty }={\frac {m_{\rm {e}}c\alpha ^{2}}{2h}}\Rightarrow m_{\rm {e}}={\frac {2R_{\infty }h}{c\alpha ^{2}}}$,

որտեղ α-ն նուրբ կառուցվածքի հաստատունն է, h-ը՝ Պլանկի հաստատունը։ Չափման հարաբերական անորոշությունը, որը 2006 թ․ CODATA տվյալներով 5×10⁻⁸ է, ամբողջապես Պլանկի հաստատունի չափման անորոշությունից է գալիս։

Էլեկտրոնի հարաբերական ատոմային զանգվածը կարելի է ուղղակիորեն չափել Պենինգի թակարդով։ Այն կարելի է արտածել նաև հակապրոտոնային հելիումի (հելիումի ատոմներ, որտեղ էլեկտրոններից մեկը փոխարինված է հակապրոտոնով) ատոմների սպեկտրից կամ ¹²C⁵⁺ կամ ¹⁶O⁷⁺ ջրածնային իոններով էլեկտրոնի g-գործոնի չափումներից։ 2006 թ․ CODATA-ի կողմից հանձնարարելի արժեքի հարաբերական անորոշությունը 4,2×10⁻¹⁰ է։

Էլեկտրոնի հարաբերական ատոմական զանգվածը CODATA-ում հիմնարար ֆիզիկական հաստատուններին հարմարեցված արժեք է, մինչդեռ էլեկտրոնի հանգստի զանգվածը կիլոգրամնեով հաշվարկվում է Պլանկի հաստատունի արժեքից, նուրբ կառուցվածքի հաստատունից և Ռիդբերգի հաստատունից։ Երկու արժեքների միջև կոռելացիան արհամարհելիորեն փոքր է (r = 0,0003)։

Կապը մյուս ֆիզիկական հաստատունների հետ

Էլեկտրոնի զանգվածը կիրառվում է N_A Ավոգադրոյի հաստատունը հաշվելու համար՝

$N_{\rm {A}}={\frac {M_{\rm {u}}A_{\rm {r}}({\rm {e}})}{m_{\rm {e}}}}={\frac {M_{\rm {u}}A_{\rm {r}}({\rm {e}})c\alpha ^{2}}{2R_{\infty }h}}$։

Այսպիսով այն կապված է նաև m_u զանգվածի ատոմական միավորի հետ՝

$m_{\rm {u}}={\frac {N_{\rm {A}}}{M_{\rm {u}}}}={\frac {A_{\rm {r}}({\rm {e}})}{m_{\rm {e}}}}={\frac {A_{\rm {r}}({\rm {e}})c\alpha ^{2}}{2R_{\infty }h}}$,

որտեղ M_u-ն մոլային զանգվածի հաստատունն է (սահմանված ՄՄ համակարգում), իսկ A_r(e)-ն անմիջականորեն չափվող մեծություն է՝ էլեկտրոնի հարաբերական զանգվածը։

Նշենք, որ m_u-ն սահմանվում է A_r(e)-ի միջոցով և ոչ ուրիշ կերպ, այնպես որ «էլեկտրոնի զանգվածը զանգվածի ատոմական միավորներով» անվանումը A_r(e)-ի համար շրջանային սահմանում է։

Էլեկտրոնի հարաբերական ատոմային զանգվածը նույնպես մտնում է մյուս հարաբերական ատոմային զանգվածների հաշվարկի մեջ։ Ըստ պայմանավորվածության՝ հարաբերական ատոմային զանգվածները հաշվարկվում են չեզոք ատոմների համար, բայց իրական չափումներն իրականացվում են դրական իոնների համար՝ կամ մասս-սպեկտրոսկոպով կամ Պենինգի թակարդով։ Ուստի չափումներից հետո ստացված արժեքին պետք է ավելացվի էլեկտրոնի զանգվածը։ Ուղղում պետք է մտցրվի նաև E_b կապի էներգիայի զանգվածի համարժեքի համար։ Վերցնելով բոլոր էլեկտրոնների՝ լրիվ իոնացման պարզագույն դեպքը, Z կարգաթվով X նուկլիդի համար կստանանք

$A_{\rm {r}}({\rm {X}})=A_{\rm {r}}({\rm {X}}^{Z+})+ZA_{\rm {r}}({\rm {e}})-E_{\rm {b}}/m_{\rm {u}}c^{2}\,$։

Քանի որ հարաբերական ատոմական զանգվածները չափվում են զանգվածի մասնաչափերով, ուղղումները պետք է կատարվեն երկու տիպի իոնների համար էլ։ Բարեբախտաբար, այդ ուղղումներում անորոշությունները արհամարհելիորեն փոքր են, ինչպես ներքևում բեևված աղյուսակում ջրածնի և թթվածնի համար։

	1H	16O
XZ+ իոնների հարաբերական ատոմային զանգված	1.007 276 466 77(10)	15.990 528 174 45(18)
Z էլեկտրոնների հարաբերական ատոմային զանգված	0.000 548 579 909 43(23)	0.004 388 639 2754(18)
կապի էներգիայի ուղղումը	−0.000 000 014 5985	−0.000 002 194 1559
չեզոք ատոմի հարաբերական ատոմային զանգված	1.007 825 032 07(10)	15.994 914 619 57(18)