Inspirisan nikad dovoljno čestim pričama sa omiljenom mi
čestičarkom dr Jelenom Maljković-Schrödinger,shvatio sam
o čemu danas treba da pišem. O elektronima!
Elem, elektroni se nalaze bukvalno u svakom atomu u kosmosu. Po jedan se nalazi u svakom vodonikovom atomu, po dva u helijumovom, po tri u litijumovom, i tako redom. Elektroni u jednom atomu kompletno diktiraju kako će se ovaj (i da li će se uopšte) vezivati sa drugim atomima, formirajući molekule.
Iako elektron poseduje stvarno veliku snagu, ima jako malu masu. Njegov drugi kolega u vodonikovom atomu, proton, poseduje skoro 2000 puta veću masu. Čitava masa atoma potiče od njegovog jezgra, ali njegovu veličinu određuje činjenica da njegovi elektroni odbijaju da se previše približe protonima. Većinu atoma – 99,99% – čini prazan prostor. Vakuum.
Da bi stekli predstavu o dimenzijama elektrona, samo da kažem da je ako bi jabuku uveličali do dimenzija Zemlje, onda bi atomi u jabuci bili približne veličine kao originalna jabuka. O veličini samog elektrona ne bih se usudio da pišem, jer bi najveći fizičari na svetu o tome mogli da pričaju danima.
Takođe je i masa protona problematična: potiče od različitih konstitutivnih čestica (kvarkova i gluona) ali skoro svi potiču od virtuelnih čestica koje iskaču i nestaju u vakuumu unutar njega. Nasuprot tome, masa elektrona je u prirodi konstantna. Niko nema pojma zašto iznosi 9,10938356×10−31 kg. Mnogi misle da poseduje masu zbog toga što je u interakciji sa Higgsovim poljem, ali sam siguran da niko ne zna zašto mu masa iznosi baš toliko koliko piše.
Borov model atoma kakav svi znamo star je skoro stotinjak godina. Kao umanjeni solarni sistem – pogrešno. Desno je verovatniji portret helijumovog atoma, sa jezgrom (roze) i elektronskim oblakom (crno). Jezgro (gore desno) helijuma-4 je u stvarnosti sferno simetruično i liči na elektronski oblak, mada kod složenijih atoma to nije slučaj. Crni razmernik je 1 angstrem (10-10 m ili 100 pm).
Elektron poseduje jedno svojstvo koje zovemo spin. Spin svih elektrona je +½ ili -½. To znači da ako ste jedan elektron za vas svet neće izgledati isto ako se okrenete jednom oko sebe. Mi imamo spin 1: nama treba da se okrenemo 360 stepeni da bi opet sve oko sebe videli kao pre. Elektron mora da se okrene 720 stepeni, kao da je na nekoj strašnoj drozi[1]. Sve čestice koje imaju to isto čudnovato kvantno svojstvo „spin ½“ nazivamo fermionima, gradivnim česticama obične materije. Ime su dobile po genijalnom Enricu Fermiju.
Ako išta znaš o čestičnoj fizici razumećeš da ništa od pobrojanih stvari ne čini elektron stvarno izuzetnom česticom. Tačno je da je prisutan u svakom atomu, da poseduje neobjašnjivo malu masu, i da ima spin ½, ali sve to isto važi i za dva najlakša kvarka, „gore“ i „dole“. Sigurno je da su „gore“ i „dole“ jednako deo našeg sveta kao i elektron; šta više, svaki deo materije u kosmosu, od jagode do tvoje leve noge i atmosfere Jupitera, u osnovi su sastavljeni samo od ove tri čestice: kvarka „gore“, kvarka „dole“ i elektrona. Svi ostali fermioni su nestabilni (zapravo nije neutrino, ali on ima druga „svojstva“).
Takođe postoji čestica koja je još upadljivije slična elektronu: to je pozitron. Pozitron se ponaša kao elektron u svemu što mi možemo da zamislimo i što nam naša pamet dozvoljava da merimo; sve osim u jednom. Pozitron ima suprotno naelektrisanje. Pozitron je „refleksija naelektrisanja“ elektrona. On je elektronova antičestica. Jedino preimućstvo elektrona nad pozitronom jeste u tome što živimo u svetu načinjenom od čestica (materije) a ne od antičestica (antimaterije), iako bi mogli da živimo i u antisvetu antimaterije sa antiljudima, a da ni ne primetimo razliku. Jedina stvar koja je bitna to je da jedne vrste materije ima neuporedivo više od druge, a zašto je to tako – ostaje misterija.
Dakle, nije lako shvatiti zašto sam fasciniran elektronima (sem zbog Jelene). Možda zato što elektron nema svoju lokaciju.
Elektroni učestvuju u interakcijama preko magnetnog polja, tj. preko fotona. Svi elektroni u univerzumu[2] i svi fotoni u univerzumu sve vreme međusobno komuniciraju. Svi su oni u kontaktu, bez obzira koliko su međusobno udaljeni, zahvaljujući elektromagnetnom polju, koje ima beskonačni domet[3]. Moguće ih je zamisliti kao male oblačiće koji imaju gusta zamagljena jezgra i magličaste ivice, ali to bi bilo pogrešno jer ovi nemaju ivice. Magličasti deo se širi sve dalje, preklapajući se sa svakim magličastim delom bilo gde u kosmosu.
Ako je sve ovo za tebe malo idealizovano i nepraktično, ne zaboravi da su elektroni stvarno jako korisni. Svako ko je jednom doživeo nestanak struje u stanu (makar „crkavanje“ baterije u telefonu) može da potvrdi koliko smo snažno zavisni od elektriciteta. Ali naša ovisnost ide dalje od sijalica i Googla. I mi sami smo na „električni pogon“. Naš mozak kontroliše naše telo šaljući električne signale kroz nervnu mrežu, koja onda šalje dodatni elektricitet u mišiće da bi se ovi pokrenuli. Možda je još neverovatnije da nam elektricitet u našem mozgu omogućava da apsorbujemo i obrađujemo ogroman broj informacija, a onda da ih povezujemo na takav način da možemo da shvatimo čak i ove stvari o kojima ovde pišem. Umetnička dela, pronalasci, ljubav ... sve to je na neki način elektricitet. Pa kako onda da čovek ne voli elektrone!
[1] Higzov bozon, uzgred, ima spin 0.
[2] Obožavam ovakve igrice: ako uzmemo da u 1 m3 kosmosa koji vidimo imamo u proseku 1 elektron, procena je da ih ukupno ima reda veličina 1080. Ako se složimo da većina fotona potiče od pozadinskog mikrotalasnog zračenja i da na svaku česticu u univerzumu dolazi 109 fotona, ispada da ih ukupno ima i 1089.
[3] Za razliko od polja boje koja imaju veze sa kvarkovima, koje ima ograničen domet od samo 10-15 metara.
, 
KOJI TELESKOP DA KUPIM?
