מסת האלקטרון

מסת מנוחה של אלקטרון (מסומנת לרוב m_e) היא קבוע שווה ערך למסת המנוחה של החלקיק היסודי אלקטרון. זו היא גם מסתו של פוזיטרון. מסת האלקטרון היא מושג יסוד בפיזיקה ושימושית במגון תחומים מפיזיקה של אנרגיות גבוהות ועד פיזיקה של חומר מעובה וכימיה. מסת המנוחה של אלקטרון היא ‎9.10938356×10^-31‎ קילוגרם, כ-‎5.4858×10^-4‎ יחידות מסה אטומית מאוחדת או ‎5.109989461×10⁵‎ אלקטרונוולט.

טרמינולוגיה

בשימוש בביטוים מסת מנוחה ואנרגיה קינטית יש לקחת בחשבון את ההשפעות הצפויות מתורת היחסות הפרטית על המסה הנצפית של אלקטרון. לא ניתן לשקול אלקטרון שאינו נע כלל, כך שכל המדידות המעשיות צריכות להיות מיושמות על אלקטרונים בתנועה. הדבר תקף גם לגבי כל חלקיק תת-אטומי אחר.

הגדרה

מסת המנוחה של אלקטרון מחושבת בעזרת ההגדרה של קבוע רידברג.

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

כאשר $\alpha$ הינה קבוע המבנה הדק, h הוא קבוע פלאנק ו-c היא מהירות האור. המסה היחסית של האלקטרון יכולה להמדד באופן ישיר במלכודת פנינג והיא ניתנת להסקה מהספקטרום של אטומי הליום אנטי-פרוטוני (אטומי הליום שאחד מהאלקטרונים שלהם הוחלף על ידי אנטי-פרוטון) או ממדידות של גורם g של האלקטרון ביונים ההידרוגנים. היא הדיוק היחסי המקובל לפי בממצאי ועדת CODATA מ-2006 הוא כ-$4.2\times 10^{-10}$.

מסת המנוחה היחסית של אלקטרון הוא פרמטר מותאם בקבועים הפיזיקאים הבסיסיים של ועידת CODATA, בעוד שמסת המנוחה של אלקטרון בקילוגרמים מחושבת בעזרת ערכי קבוע פלאנק, קבוע המבנה העדין וקבוע רידברג. הקורלציה בין שני הערכים הללו היא זניחה (r=0.0003).

בנוסחאות מדעיות נוספות

מסת האלקטרון משמשת לשם חישוב מספר אבוגדרו:

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

כאשר:

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

ו$E_{b}$ היא אנרגיית קשר. ולכן היא גם קשורה לקבוע המסה האטומית, $m_{\rm {u}}$:

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

קישורים חיצוניים

• חישוב מסת המנוחה של אלקטרון (אנגלית)
• מסת אלקטרון, באתר אסטרונומיה universetoday.