Warning : Undefined variable $type in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php on line 3 Warning : "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/json/FormatJson.php on line 297 Warning : Trying to access array offset on value of type bool in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Setup.php on line 660 Warning : session_name(): Session name cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Setup.php on line 834 Warning : ini_set(): Session ini settings cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 126 Warning : ini_set(): Session ini settings cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 127 Warning : session_cache_limiter(): Session cache limiter cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 133 Warning : session_set_save_handler(): Session save handler cannot be changed after headers have already been sent in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/session/PHPSessionHandler.php on line 140 Warning : "continue" targeting switch is equivalent to "break". Did you mean to use "continue 2"? in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/languages/LanguageConverter.php on line 773 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Feed.php on line 294 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/Feed.php on line 300 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46 Warning : Cannot modify header information - headers already sent by (output started at /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/extensions/HeadScript/HeadScript.php:3) in /home/users/1/sub.jp-asate/web/wiki/includes/WebResponse.php on line 46
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miniwiki - 利用者の投稿記録 [ja]
2024-05-04T00:43:55Z
利用者の投稿記録
MediaWiki 1.31.0
陽子
2018-02-04T12:17:30Z
<p>126.168.58.46: パリティ追加</p>
<hr />
<div>{{Infobox particle<br />
|名前=陽子（プロトン）<br />
|画像=[[File:Proton_quark_structure.jpg|100px]]<br />
|組成=uud<br />
|統計=[[フェルミ粒子]]<br />
|グループ=[[バリオン]]<br />
|相互作用=[[弱い相互作用]]<br/>[[強い相互作用]]<br/>[[電磁相互作用]]<br/>[[重力相互作用]]<br />
|反粒子=[[反陽子]]({{粒子の記号|link=no|反p}})<br />
|発見=[[アーネスト・ラザフォード]] (1917){{Sfnp|Petrucci|Harwood|Herring|2002|p=41}}<br />
|記号='''{{粒子の記号|p}}'''<br />
|質量={{val|1.672621898|(21)|e=-27|u=kg}}{{R|mp}}<br/>{{val|938.2720813|(58)|u=MeV/c2}}{{R|mpc2}}<br />
|電荷=+{{val|1.6021766208|(98)|e=-19|u=C}}{{R|e}}<br />
|荷電半径={{val|0.8751|(61)|u=fm}}{{R|rp}}<br />
|磁気モーメント={{val|1.4106067873|(97)|e=-26|u=J/T}}{{R|mup}}<br />
|色荷=持たない<br />
|スピン={{frac|1|2}}<br />
|バリオン数=1<br />
|ストレンジネス=0<br />
|アイソスピン={{frac|1|2}}<br />
|超電荷={{frac|1|2}}<br />
|パリティ=+1}}<br />
'''陽子'''（ようし、（{{lang-la-short}}{{lang-nl-short}}{{lang-de-short}}{{lang-fr-short}}{{Lang-en-short|proton}}））とは、[[原子核]]を構成する粒子のうち、正の[[電荷]]をもつ粒子である。英語名のまま'''プロトン'''と呼ばれることも多い。陽子は[[電荷]]+1、[[スピン角運動量|スピン]]1/2の[[フェルミ粒子]]である。記号 p で表される。<br />
<br />
陽子とともに[[中性子]]によって原子核は構成され、これらは[[核子]]と総称される。[[水素]]（軽水素、{{sup|1}}H）の原子核は、1個の陽子のみから構成される。[[電子]]が離れて[[イオン化]]した'''水素イオン'''（{{sup|1}}H{{sup|+}}）は陽子そのものであるため、[[化学]]の領域では水素イオンをプロトンと呼ぶことが多い。<br />
{{main2|化学的な水素イオンの性質|水素#水素イオン}}<br />
<br />
[[原子核物理学]]、[[素粒子物理学]]において、陽子は[[クォーク]]が結びついた[[複合粒子]]である[[ハドロン]]に分類され、2個の[[アップクォーク]]と1個の[[ダウンクォーク]]で構成される[[バリオン]]である。ハドロンを分類する[[フレーバー (素粒子)|フレーバー]]は、[[バリオン数]]が1、[[ストレンジネス]]は0であり、[[アイソスピン]]は1/2、[[超電荷]]は1/2となる。バリオンの中では最も軽くて安定である。<br />
{{main2|原子核内で核子同士をまとめておく力|パイ中間子}}<br />
<br />
== 諸定数 ==<br />
=== 電荷 ===<br />
陽子の電荷は、符号が正で大きさが[[電気素量]] {{mvar|e}} に等しい。その値は<br />
{{Indent|<math>+e=+1.602\ 176\ 6208(98)\times 10^{-19}\ \text{C}</math>}}<br />
である（2014 [[科学技術データ委員会|CODATA]]推奨値<ref name="e">[[#nist|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 質量 ===<br />
陽子の[[質量]] {{math|''m''{{sub|p}}}} は<br />
{{Indent|<math>\begin{align}m_\text{p}&=1.672\ 621\ 898(21)\times 10^{-27}\ \text{kg}\\&=938.272\ 0813(58)\ \text{MeV}/c^2\end{align}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mp">[[#mp|CODATA Value]]</ref><ref name="mpc2">[[#mpc2|CODATA Value]]</ref>）。[[電子]]の質量 {{math|''m''{{sub|e}}}} に対する比は<br />
{{Indent|<math>\frac{m_\text{p}}{m_\text{e}}=1836.152\ 673\ 89(17)</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mps">[[#mps|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
陽子の[[質量電荷比#電荷質量比|比電荷]]は<br />
{{Indent|<math>\frac{e}{m_\text{p}}=9.578\ 833\ 226(59)\times 10^7\ \text{C}\ \text{kg}^{-1}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="esmp">[[#esmp|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== コンプトン波長 ===<br />
陽子の[[コンプトン波長]] {{math|''&lambda;''{{sub|p}}}} は<br />
{{Indent|<math>\lambda_\text{p}=\frac{h}{m_\text{p}c}=1.321\ 409\ 853\ 96(61)\times 10^{-15}\ \text{m}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="pcom">[[#pcom|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 荷電半径 ===<br />
陽子の[[二乗平均平方根|RMS]]{{仮リンク|荷電半径|en|Charge radius}} {{math|''r''{{sub|p}}}} は<br />
{{Indent|<math>r_\text{p}=0.8751(61)\times 10^{-15}\ \text{m}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="rp">[[#rp|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 磁気モーメント ===<br />
陽子の[[磁気モーメント]] {{math|''&mu;''{{sub|p}}}} は<br />
{{Indent|<math>\mu_\text{p}=1.410\ 606\ 7873(97)\times 10^{-26}\ \text{J}\ \text{T}^{-1}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mup">[[#mup|CODATA Value]]</ref>）。[[核磁子]] {{math|''&mu;''{{sub|N}}}} に対する比（[[異常磁気モーメント]]）は<br />
{{Indent|<math>\frac{\mu_\text{p}}{\mu_\text{N}}=2.792\ 847\ 3508(85)</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mups">[[#mups|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
== 歴史 ==<br />
陽子は[[1918年]]に[[アーネスト・ラザフォード]]によって発見された。[[アルファ粒子]]を[[窒素]]ガスに打ち込むと、水素の原子核固有の反応が検出された。窒素ガスは密閉状態にあるため、水素は窒素から分離されたに違いなく、水素の原子核は窒素に含まれていると推測した。これから、当時水素の原子核は電荷が1でありそれ以上分割することができないとされていたため、最も基本的な物質の構成要素であると結論付けた。ラザフォードはこの物質を[[ギリシャ語]]の最初を表すプロトス（protos）からプロトン（{{en|proton}}、{{IPA-en|ˈproutɑn}}）と名づけた。<br />
<br />
== 陽子の崩壊 ==<br />
[[標準模型]]においては、陽子の寿命は無限であるとされているが、[[大統一理論]]は、非常に長い時間をかけて崩壊することを予言している。<br />
<br />
内側にセンサーを敷き詰めた大型のタンク内の大量の液体（に含まれる陽子）を対象として観測することで、これを検出できるかもしれないという提案があり、いくつかの実験が実施されている。日本においては[[カミオカンデ]]の目的の一つが陽子の崩壊を観測することであった。陽子の寿命が仮に {{1e|33}} 年ならば、{{1e|33}} 個の陽子を集めれば1年に1個の陽子の崩壊が観測できることになる。2017年現在、この崩壊現象は観測されておらず、引き続く[[スーパーカミオカンデ]]を含めた実験結果から陽子の寿命は少なくとも {{1e|34}} 年（日本の[[命数法]]で100[[溝 (数)|溝]]年）以上であると主張されている<ref>{{Cite web|url=http://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/sk/pdecay.html|title=陽子崩壊|work=[[スーパーカミオカンデ]]公式ホームページ|publisher=[[東京大学宇宙線研究所]]|accessdate=2017-05-27}}</ref>。陽子崩壊は陽子内部のクォーク同士が {{1e-|31}} m 以内に接近したときに起きる現象であるが、これはクォークの大きさが {{1e-|31}} m 以下、または点状粒子であることを前提としている。クォーク半径が {{1e-|31}} m 以上であると、クォークの中心同士はそれ以上は接近できず、陽子崩壊は起こらない。<br />
<br />
大統一理論によると、陽子は主に次式のように[[陽電子]]と[[パイ中間子]]、又は[[ニュートリノ]]とパイ中間子に崩壊する。<br />
*<math>\mathrm{p}\to \mathrm{e}^+ + \pi^0</math><br />
*<math>\mathrm{p}\to \nu + \pi^+</math><br />
<br />
== 脚注 ==<br />
{{脚注ヘルプ}}<br />
; 出典<br />
{{Reflist|2}}<br />
<br />
== 参考文献 ==<br />
* {{Cite journal|author=K.A. Olive ''et al.'' (Particle Data Group)|title=2014 Review of Particle Physics|year=2014|journal=Chin. Phys. C|volume=38|issue=9|edition=090001|doi=10.1088/1674-1137/38/9/090001}}<br />
* {{Cite book|first=R.H.|last=Petrucci|first2=W.S.|last2=Harwood|first3=F.G.|last3=Herring|year=2002|title=General Chemistry|edition=8th|ref=harv}}<br />
<br />
== 関連項目 ==<br />
* [[反陽子]]<br />
* [[陽子線]]<br />
* [[中間子]]<br />
* [[超対称大統一理論]]<br />
* [[原子]] - [[中性子]] - [[電子]]<br />
* [[水素]] - [[ジプロトン]] - [[リチウム3]]<br />
* [[カミオカンデ]]<br />
<br />
== 外部リンク ==<br />
* {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Category?view=pdf&Atomic+and+nuclear|title=Fundamental Physical Constants — Atomic and Nuclear Constants|accessdate=2015-06-28|publisher=[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]|format=PDF}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|title=CODATA Value: elementary charge|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=nist}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mp|title=CODATA Value: proton mass|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mp}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpc2mev|title=CODATA Value: proton mass energy equivalent in MeV|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mpc2}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mpsme|title=CODATA Value: proton-electron mass ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mps}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?esmp|title=CODATA Value: proton charge to mass quotient|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=esmp}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?pcomwl|title=CODATA Value: proton Compton wave length|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=pcom}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?rp|title=CODATA Value: proton rms charge radius|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=rp}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mup|title=CODATA Value: proton magnetic moment|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mup}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mupsmun|title=CODATA Value: proton magnetic moment to nuclear magneton ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mups}}<br />
* {{Cite web|url=http://pdg8.lbl.gov/rpp2014v1/pdgLive/Particle.action?node=S016|title=pdgLive|accessdate=2015-06-07|publisher=Particle Data Group}}<br />
* {{Kotobank|2=日本大百科全書(ニッポニカ)}}<br />
<br />
{{粒子の一覧}}<br />
<br />
{{DEFAULTSORT:ようし}}<br />
[[Category:陽子|*]]<br />
[[Category:原子核物理学]]<br />
[[Category:核子]]<br />
[[Category:亜原子粒子]]</div>
126.168.58.46
電子
2018-02-04T11:49:37Z
<p>126.168.58.46: 弱アイソスピンの修正</p>
<hr />
<div>{{Redirect|ネガトロン|ヴォイヴォドのアルバム|ネガトロン (アルバム)}}<br />
{{Infobox particle<br />
|背景色=<br />
|名前= 電子<br />
|画像= [[Image:Electron orbitals.svg|300px|]]<br />
|説明= 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。<br />
|組成= [[素粒子]]<br />
|統計= [[フェルミ粒子]]<br />
|グループ= [[レプトン]]<br />
|世代= 第一世代<br />
|相互作用= [[弱い相互作用]]<br />[[電磁相互作用]]<br />[[重力相互作用]]<br />
|粒子=<br />
|反粒子= [[陽電子]] ({{粒子の記号|link=yes|反e}})<br />
|理論化= [[ウィリアム・クルックス]]（1875年頃）<br />
|発見= [[ジョセフ・ジョン・トムソン]]（1897年）<br />
|記号= '''{{粒子の記号|e}}'''<br />
|質量= {{val|9.10938356|(11)|e=-31|u=kg}}{{R|me}}<br />
{{val|0.5109989461|(31)|ul=MeV/c2}}<ref name="mes"/><br />
|電荷 = &minus;{{mvar|[[電気素量|e]]}}<br />&minus;{{val|1.6021766208|(98)|e=-19|u=C}}{{R|e}}<br />
|磁気モーメント = &minus;{{val|928.4764620|(57)|e=-26|u=J/T}}{{R|mue}}<br />
|色荷= 持たない<br />
|スピン= {{frac|1|2}}<br />
|レプトン数= 1<br />
|バリオン数= 0<br />
|弱アイソスピン= {{nowrap|[[Chirality (physics)|LH]]: −{{sfrac|1|2}}, [[Chirality (physics)|RH]]: 0}}<br />
|弱超電荷= &minus;{{frac|1|2}}<br />
}}<br />
'''電子'''（でんし、{{lang-la-short}}{{lang-es-short}}{{Lang-en-short|electron}}）とは、[[宇宙]]を構成する[[レプトン (素粒子)|レプトン]]に分類される[[素粒子]]である。素粒子[[標準模型]]では、第一世代の荷電レプトンに位置付けられる。電子は[[電荷]]&minus;1、[[スピン角運動量|スピン]]{{Sfrac|1|2}}の[[フェルミ粒子]]である。記号は e{{sup-|}} で表される。また、[[ワインバーグ＝サラム理論]]において[[弱アイソスピン]]は&minus;{{Sfrac|1|2}}、[[弱超電荷]]は&minus;{{Sfrac|1|2}}である。<br />
<br />
== 諸定数 ==<br />
=== 電荷 ===<br />
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<br />
{{Indent|<math>-e=-1.602\ 176\ 6208(98)\times 10^{-19}\ \text{C}</math>}}<br />
である（2014 [[科学技術データ委員会|CODATA]]推奨値<ref name="e">[[#nist|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 質量 ===<br />
電子の[[質量]] {{math|''m''{{sub|e}}}} は<br />
{{Indent|<math>\begin{align}m_\text{e}&=9.109\ 383\ 56(11)\times 10^{-31}\ \text{kg}\\&=0.510\ 998\ 9461(31)\ \text{MeV}/c^2\end{align}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="me">[[#me|CODATA Value]]</ref><ref name="mec2">[[#mec2|CODATA Value]]</ref>）。[[陽子]]の質量 {{math|''m''{{sub|p}}}} に対する比は<br />
{{Indent|<math>\frac{m_\text{e}}{m_\text{p}}=5.446\ 170\ 213\ 52(52)\times 10^{-4}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mes">[[#mes|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
電子の[[質量電荷比#電荷質量比|比電荷]]は<br />
{{Indent|<math>\frac{e}{m_\text{e}}=1.758\ 820\ 024(11)\times 10^{11}\ \text{C}\ \text{kg}^{-1}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="esme">[[#esme|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== コンプトン波長 ===<br />
電子の[[コンプトン波長]] {{math|''&lambda;''{{sub|e}}}} は<br />
{{Indent|<math>\lambda_\text{e}=\frac{h}{m_\text{e}c}=2.426\ 310\ 2367(11)\times 10^{-12}\ \text{m}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="ecom">[[#ecom|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 古典半径 ===<br />
電子の[[古典電子半径|古典半径]] {{math|''r''{{sub|e}}}} は<br />
{{Indent|<math>r_\text{e}=2.817\ 940\ 3227(19)\times 10^{-15}\ \text{m}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="re">[[#re|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== トムソン断面積 ===<br />
[[トムソン散乱#トムソン断面積|トムソン断面積]] {{math|''&sigma;''{{sub|e}}}} は<br />
{{Indent|<math>\sigma_\text{e}=\frac{8\pi}{3}{r_\text{e}}^2=0.665\ 245\ 871\ 58(91)\times 10^{-28}\ \text{m}^2</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="sigmae">[[#sigmae|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
=== 磁気モーメント ===<br />
電子の[[磁気モーメント]] {{math|''&mu;''{{sub|e}}}} は<br />
{{Indent|<math>\mu_\text{e}=-928.476\ 4620(57)\times 10^{-26}\ \text{J}\ \text{T}^{-1}</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mue">[[#mue|CODATA Value]]</ref>）。[[ボーア磁子]] {{math|''&mu;''{{sub|B}}}} に対する比は<br />
{{Indent|<math>\frac{\mu_\text{e}}{\mu_\text{B}}=-1.001\ 159\ 652\ 180\ 91(26)</math>}}<br />
である（2014 CODATA推奨値<ref name="mues">[[#mues|CODATA Value]]</ref>）。<br />
<br />
== 大きさ ==<br />
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{{sfnp|田崎|2008}}。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をする明確な境界を定義できない。<br />
<br />
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。<br />
; 古典半径 : {{val|2.818|e=-15|u=m}}<br />
; 電磁的上限半径 : {{val|1.0|e=-18|u=m}}<br />
; 2006年の実験による上限値 : {{val|1.0|e=-22|u=m}}<br />
; クォーク第2版（ブルーバックス）による理論値 : {{val|1.0|e=-32|u=m}}<br />
; プランク長（超弦理論による電子）: {{val|1.6|e=-35|u=m}}<br />
; [[シュヴァルツシルト半径]] : {{val|1.3|e=-57|u=m}}<br />
<br />
== 原子中の電子 ==<br />
[[原子]]は、[[原子核]]と電子（核外電子）によって構成されている事が現在では分かっている。<br />
<br />
古典論的には初め、[[1902年]]頃に原子は立方体状で電子はその8つの頂点に存在する、と言う{{仮リンク|立方体原子モデル|label=立方体モデル|en|Cubical atom}}が[[ギルバート・ルイス]]によって提唱されていたが{{sfnp|Lewis|1916}}、直後の[[1904年]]に正の電荷のスープの中に電子が散らばっていると言う[[ブドウパンモデル]]が[[ジョゼフ・ジョン・トムソン|J. J. トムソン]]によって提唱され{{sfnp|Thomson|1904}}、定着していた。しかし同年、電子は正電荷を帯びた原子核の周りを[[土星の環]]の様な形で回っている、と言う土星型原子モデルが[[長岡半太郎]]によって提唱され、更にこのモデルを参考に[[1911年]]、電子は原子核の周りを[[惑星]]の様に回っている、と言う[[ラザフォードの原子模型]]を[[アーネスト・ラザフォード]]が提唱した為、このモデルが惑星型モデルとして定着した。しかし、これらの模型は様々な物理的矛盾を含んでいた為、その矛盾を解消すべく[[1913年]]に、電子は特定の[[量子条件]]や振動数条件を満たす[[電子軌道]]を回っている、と言う[[ボーアの原子模型]]が[[ニールス・ボーア]]によって提唱され、現在ではこのモデルが、電子は飛び飛びの[[エネルギー準位]]をもつ[[原子軌道]]を、通常は最も低いエネルギー準位の軌道から順に占有していく、と言う[[量子力学]]に基づいた[[原子模型]]へと発展し、用いられている。<br />
{{main2|核外電子のエネルギー準位と化学的な意味|電子配置}}<br />
<br />
[[ベータ崩壊]]の際に、[[原子核]]内で発生してそこから出てくる[[粒子線]]に含まれる粒子の内の一つが電子である。中性子が発見される以前は、原子核中に電子が存在するという「核内電子説」が存在したが、ベータ崩壊で原子核から飛び出してくる電子は原子核中に存在していたわけではなく、[[弱い相互作用]]の結果発生したものが放出されているに過ぎない。<br />
<br />
== 電流と電子 ==<br />
[[電気伝導体]]内を流れる[[電流]]の担い手は、特定の原子の原子核にとらえられていない[[自由電子]]（[[伝導電子]]）である（[[電荷]]を運ぶという意味では、[[正孔|ホール]]や[[イオン]]も該当する）。特に[[半導体]]においては、伝導電子だけに注目して単に「電子」と表現することが多い（半導体素子において「電子が欠乏」と言っても、原子核だけになっている訳ではない）。<br />
<br />
ただし、'''自由電子の移動する方向と電流の流れる方向は逆'''である。これは電気発見当時の科学者たちが電気（電流という意味としての）は+極（正極）から&minus;極（負極）に流れると定義した後で、[[陰極線]]の発見（次項）により、'''自由電子の移動する方向は&minus;極（負極）から+極（正極）である'''ことが確かめられたのだが、電流は+極から&minus;極に流れるということはすでに慣例となってしまっていたため、電流と自由電子の流れは逆と定義したわけである。<br />
<br />
== 陽電子 ==<br />
[[反粒子]]に'''[[陽電子]]''' (Positron) がある。陽電子はプラスの、電子と等しい電荷をもつ。[[1928年]]、[[ポール・ディラック]]が存在の[[仮説]]を立て、[[1932年]]に[[カール・デイヴィッド・アンダーソン]]が、[[霧箱]]を用いて観測、命名した。アンダーソンは、ポジトロンと対にするため、電子の正式な名称をエレクトロンから'''ネガトロン''' (Negatron) に変更する運動を起こしたが、失敗に終わっている。<br />
<br />
== 発見 ==<br />
電子の発見は[[陰極線]]の発見に端を発する。その当時物体は、[[電気]]を通す物体と電気を通さない物体に分類されることが一般的であった。しかし科学者たちはどんな物体の中でも[[電圧]]を上げれば[[電流]]を流すことができると考えていた。そこでほぼ[[真空]]に近い[[ブラウン管|陰極線管]]（[[クルックス管]]）に電圧をかけてみると直線状の影が現れた。[[ドイツ]]の物理学者{{仮リンク|オイゲン・ゴルトシュタイン|en|Eugen Goldstein|de|Eugen Goldstein}}はこの直線が陰極から発せられていたことから「陰極線」と名付けた。この陰極線の正体について学者らの意見は分かれた。欧州大陸の学者は陰極線の正体は海の波のように直線的に動いているので[[波動]]であるとし、[[イギリス]]の学者は[[重力]]の影響を受けないほど高速で移動している[[粒子]]であるとした。この大陸側とイギリス側の論争に決着をつけたのはイギリスの物理学者[[ウィリアム・クルックス]]であった。クルックスは、今日、自身の名前がつけられている陰極線管、いわゆるクルックス管を用いて、以下のような実験を提案した。<br />
<br />
陰極線管に磁石を近づけた際に、<br />
* 負に荷電した粒子であれば[[磁場]]によって偏向するだろう<br />
* 波動であれば磁界によって偏向することはない<br />
<br />
この実験でクルックスは陰極線が磁場で偏向されることを確かめた。<br />
<br />
[[ジャン・ペラン]]は[[1895年]]に陰極線には必ず負の電荷が伴うことを実験で証明した{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}。また、もし陰極線の正体が荷電した粒子であれば、[[電場]]によってより容易に偏向するだろうことが予測される。この測定は真空度が低いと上手くいかないため観測されていなかったが、[[1896年]]にグスタフ・ヤフマンが、[[1897年]]に[[ジョゼフ・ジョン・トムソン|J・J・トムソン]]が、静電気によって陰極線が偏向することを実証した{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}。<br />
<br />
陰極線の研究とは別に、1896年から1897年にかけて[[ピーター・ゼーマン]]らは、[[ゼーマン効果]]の研究からイオン振動子（電子）の[[質量電荷比#電荷質量比|比電荷]]を求め、この結果から、電子は電荷が負で原子より小さいという概念に至った{{sfnp|ヘリガ・カーオ|2015|ps={{Full|date=2016年4月20日 (水) 06:12 (UTC)}}}}。1897年に[[エミール・ヴィーヘルト]]、J・J・トムソンはそれぞれ陰極線を構成する粒子の比電荷を測定し、その粒子が原子より非常に小さくて軽いと結論付けた{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}<ref group="注">陰極線を粒子とは示さなかったものの、ヴァルター・カウフマンも1897年に陰極線の比電荷を測定している。</ref>。これに先立って1890年までに[[アーサー・シュスター]]が陰極線の比電荷を測定していたが、その時点では電子が原子から分離するとは考えられていなかったため正しく解釈されず{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}、また測定結果も信用されなかった。[[1899年]]にJ・J・トムソンは電子の電荷だけを測定し、それにより質量も計算することができた{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}。[[ロバート・ミリカン]]は[[1911年]]に単一の電子を分離することに成功した{{sfnp|アルベルト・マルチネス|2015}}。<br />
<br />
この電子の発見は[[原子模型|原子モデル]]に大きな変化をもたらした。<br />
<br />
== 電子場 ==<br />
電子を粒子ではなく[[場]]と見なしたとき、その場のことを'''電子場'''と呼ぶ。[[相対論]]的な電子場は[[ディラック方程式]]に、非相対論的な電子場は[[ド・ブロイ方程式]]に従う{{Sfnp|新井|2000}}{{Sfnp|北野|2010}}。<br />
<br />
== その他 ==<br />
日本語では、素粒子の意味だけではなく、英語の"Electronic"または"Electronics"の訳としても、「電子」という語が使われる。このため、[[電子工学]]を応用した[[電子機器]]に、「電子」の語が冠されることがある。<br />
* [[電子計算機]]<br />
* [[電子手帳]]<br />
* [[電子辞書]]<br />
* [[電子マネー]]<br />
* [[電子メール]]<br />
* [[電子商店街]]（電子モール）<br />
* [[電子商取引]]<br />
* [[電子政府]]<br />
他<br />
{{See|電子工学}}<br />
<br />
== 脚注 ==<br />
{{脚注ヘルプ}}<br />
=== 注釈 ===<br />
{{Reflist|group="注"}}<br />
=== 出典 ===<br />
{{Reflist|2}}<br />
<br />
== 参考文献 ==<br />
=== 原論文 ===<br />
* {{Cite journal|doi=10.1021/ja02261a002|volume=38|issue=4|pages=762–785|last=Lewis|first=Gilbert N.|authorlink=ギルバート・ルイス|url=http://pubs.acs.org/doi/pdf/10.1021/ja02261a002|title=The Atom and the Molecule.|format=[[Portable Document Format|PDF]]|journal=[[米国化学会誌|Journal of the American Chemical Society]]|date=January 26, 1916|lccn=16003159|oclc=1226990|issn=0002-7863|ref=harv}}<br />
* {{Cite journal|journal=[[:en:Philosophical Magazine|Philosophical Magazine]]|last=Thomson|first=J. J.|authorlink=ジョゼフ・ジョン・トムソン|series=Series 6|volume=7|issue=39|month=March|year=1904|pages=237-265|url=http://www.if.ufrj.br/~crenato/FIW590_FisModB/Thomson%20PhilMag%20S6%20Vol%207,%20Issue%2039,%20pag%20237%20%281904%29.pdf|title=XXIV. On the Structure of the Atom: an Investigation of the Stability and Periods of Oscillation of a number of Corpuscles arranged at equal intervals around the Circumference of a Circle; with Application of the Results to the Theory of Atomic Structure|format=[[Portable Document Format|PDF]]|doi=10.1080/14786440409463107|issn=1478-6435|lccn=2003249007|oclc=476300855|archiveurl=http://web.archive.org/web/20151224171323/http://www.if.ufrj.br/~crenato/FIW590_FisModB/Thomson%20PhilMag%20S6%20Vol%207,%20Issue%2039,%20pag%20237%20%281904%29.pdf|archivedate=2015年12月24日|ref=harv}}<br />
<br />
=== 書籍 ===<br />
{{ページ番号|section=1|date=2017年5月10日 (水) 08:06 (UTC)}}<br />
* {{Cite book|和書|last=新井|first=朝雄|authorlink=新井朝雄|date=2000-08|title=フォック空間と量子場|volume=上巻|publisher=[[日本評論社]]|series=数理物理シリーズ|id={{全国書誌番号|20094951}}|isbn=978-4535783171|ncid=BA47827882|oclc=835858506|asin=4535783179|ref=harv}}<br />
* {{Cite book|和書|last=田崎|first=晴明|authorlink=田崎晴明|title=統計力学I|publisher=[[培風館]]|series=新物理学シリーズ|date=2008-12|id={{全国書誌番号|21522924}}|isbn=978-4-563-02437-6|ncid=BA88185786|oclc=836205285|asin=4563024376|ref=harv}}<br />
* {{Cite book|和書|last=北野|first=正雄|date=2010-01-23|title=量子力学の基礎|publisher=[[共立出版]]|id={{全国書誌番号|21708221}}|isbn=978-4-320-03462-4|ncid=BB00852726|oclc=502981559|asin=4320034627|ref=harv}}<br />
* {{Cite book|和書|author=アルベルト・マルチネス|title=ニュートンのりんご、アインシュタインの神 : 科学神話の虚実|translator=野村尚子|publisher=[[青土社]]|date=2015-01-29|id={{全国書誌番号|22534432}}|isbn=978-4791768493|ncid=BB1785557X|oclc=904952551|asin=4791768493|ref=harv}}<br />
* {{Cite book|和書|author=ヘリガ・カーオ|title=20世紀物理学史―理論・実験・社会―|volume=上巻|translator=岡本 拓司・有賀 暢迪・稲葉 肇|publisher=[[名古屋大学出版会]]|date=2015-07-01|id={{全国書誌番号|22615747}}|isbn=978-4815808099|ncid=BB18929784|oclc=919566015|asin=4815808090}}<br />
* {{Cite book|和書|author=ヘリガ・カーオ|title=20世紀物理学史―理論・実験・社会―|volume=下巻|translator=岡本 拓司・有賀 暢迪・稲葉 肇|publisher=[[名古屋大学出版会]]|date=2015-07-01|id={{全国書誌番号|22615751}}|isbn=978-4815808105|ncid=BB18929784|oclc=913193126|asin=4815808104}}<br />
<br />
== 関連項目 ==<br />
{{ウィキポータルリンク|エレクトロニクス}}<br />
{{Commonscat|Electrons}}<br />
* [[電子波]]<br />
* [[電子線]] - [[電子線回折]]<br />
* [[陽電子]]<br />
* [[ブラウン管]] - [[陰極線]]<br />
* [[電子顕微鏡]]<br />
* [[原子]] - [[陽子]] - [[中性子]]<br />
* [[光電子]]<br />
* [[電子雲]]<br />
* [[熱電子]]<br />
* [[電子管]]<br />
* [[電子回路]]<br />
* [[粒子発見の年表]]<br />
<br />
== 外部リンク ==<br />
* {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Category?view=pdf&Atomic+and+nuclear|title= Fundamental Physical Constants — Atomic and Nuclear Constants|accessdate=2015-06-28|publisher=[[アメリカ国立標準技術研究所|NIST]]|format=PDF}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?e|title=CODATA Value: elementary charge|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=nist}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?me|title=CODATA Value: electron mass|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=me}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mec2|title=CODATA Value: electron mass energy equivalent|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mec2}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?mesmp|title=CODATA Value: electron-proton mass ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mes}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?esme|title=CODATA Value: electron charge to mass quotient|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=esme}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?ecomwl|title=CODATA Value: Compton wavelength|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=ecom}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?re|title=CODATA Value: classical electron radius|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=re}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?sigmae|title=CODATA Value: Thomson cross section|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=sigmae}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?muem|title=CODATA Value: electron magnetic moment|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mue}}<br />
** {{Cite web|url=http://physics.nist.gov/cgi-bin/cuu/Value?muemsmub|title=CODATA Value: electron magnetic moment to Bohr magneton ratio|accessdate=2015-06-28|publisher=NIST|ref=mues}}<br />
* {{Kotobank|2=日本大百科全書(ニッポニカ)}}<br />
<br />
{{半導体}}<br />
{{原子力利用}}<br />
{{粒子の一覧}}<br />
<br />
{{DEFAULTSORT:てんし}}<br />
[[Category:電子|*]]<br />
[[Category:原子]]<br />
[[Category:素粒子]]<br />
[[Category:原子物理学]]<br />
[[Category:電気工学|*てんし]]<br />
[[Category:電子工学|*てんし]]<br />
[[Category:半導体|*てんし]]<br />
[[Category:和製漢語]]</div>
126.168.58.46
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