Електрон — це крихітна частинка з від’ємним електричним зарядом, яка є в кожному атомі поза ядром. Жоден експеримент не виявив у нього розміру: в усіх досі проведених дослідах він поводиться як точка. Показані вище 5,64 фемтометра — це подвоєний класичний радіус електрона, величина з класичної, неквантової фізики, а не результат вимірювання. Фемтометр — це мільйонна частка мільярдної частки метра (10⁻¹⁵ метра).

Розмір

Класичний радіус електрона становить приблизно 2,82 фемтометра. Його отримують за формулою, у якій використовують заряд і масу електрона та швидкість світла, але нічого з квантової фізики. Приблизно такого розміру мала б бути кулька із зарядом електрона, щоб енергія її електричного поля дорівнювала енергії, еквівалентній масі електрона, — тій, яку дає формула E = mc².

З 1989 до 2000 року Великий електрон-позитронний колайдер (LEP) у CERN зіштовхував електрони з позитронами — частинками, що мають таку саму масу, як електрони, але протилежний заряд. Аналіз цих зіткнень, проведений у 2000 році, не виявив жодних ознак того, що електрони мають якийсь розмір. Якщо в електрона й є радіус, він менший за 2,8 × 10⁻¹⁹ метра, тобто приблизно десятитисячна частка класичного радіуса електрона. У статті 2025 року це й досі подано як найкращу межу, отриману із таких зіткнень.

Порівняння розмірів

Показане значення, 5,64 фемтометра, приблизно у 10 000 разів перевищує найбільшу ширину електрона, яку допускають досліди із зіткненнями, — 5,6 × 10⁻¹⁹ метра.
За класичним значенням електрон був би більш ніж утричі ширший за протон, який має в поперечнику близько 1,7 фемтометра, хоча маса протона у 1 836 разів більша за масу електрона.
Якщо ж узяти експериментальну межу, протон щонайменше у 3 000 разів ширший за електрон.
Ядро гелію, яке має в поперечнику близько 3,4 фемтометра, приблизно у 6 000 разів перевищує найбільшу ширину, допустиму для електрона.
Якби протон збільшили до розміру баскетбольного м’яча, електрон у тому самому масштабі мав би в поперечнику щонайбільше 0,08 міліметра, тобто був би не ширший за тонку людську волосину.

Чому класичний радіус досі використовують

Класичний радіус електрона не є розміром, але це все одно корисне число. Коли світло чи інші електромагнітні хвилі потрапляють на вільний електрон, він розсіює їх так, ніби є невеликою твердою кулькою приблизно такого радіуса. Фізики використовують це число, щоб розрахувати, наскільки сильно електрони розсіюють таке випромінювання; цей процес називають томсонівським розсіюванням.

Як відкрили електрон

Британський фізик Дж. Дж. Томсон ідентифікував електрон 1897 року в Кавендишській лабораторії Кембриджського університету. Він вивчав катодні промені — загадковий вид променів, що поширюється у скляних трубках, з яких відкачано майже все повітря. Він показав, що ці промені несуть від’ємний заряд і що електричне та магнітне поля можуть їх відхиляти.

З того, наскільки сильно відхилялися промені, Томсон з’ясував, що відношення їхньої маси до заряду було менше за тисячну частку відповідного відношення для зарядженого атома водню. Він припустив, що ці промені — потоки крихітних частин атомів, які він назвав корпускулами. Тепер їх називають електронами.

Джерела

Classical electron radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Physical Constants. Particle Data Group, 2025.
Thomson Scattering. In Electromagnetism and Optics: An Introductory Course. Richard Fitzpatrick, University of Texas at Austin.
The Large Electron-Positron Collider. CERN.
Antimatter. CERN.
Search for TeV Strings and New Phenomena in Bhabha Scattering at LEP2. Dimitri Bourilkov, Physical Review D, 2000.
Muon (and Lepton) Anomalous Magnetic Moments and Limits on Their Radii. Dimitri Bourilkov, arXiv, 2025.
The Discovery of the Electron. American Institute of Physics.
1897 Experiments. In The Discovery of the Electron. American Institute of Physics.
Atomic Structure and Symbolism. In Chemistry 2e. OpenStax, 2019.
Proton-electron mass ratio. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Proton rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Alpha particle rms charge radius. NIST, 2022 CODATA recommended values, 2024.
Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
Official Basketball Rules 2026: Basketball Equipment. FIBA, 2026.

Report a Problem

for Електрон (класичний)