מסת האלקטרון

מסת האלקטרון (מסומנת לרוב m_e) היא קבוע פיזיקלי שערכו שווה למסת המנוחה של החלקיק היסודי אלקטרון. זו היא גם מסתו של הפוזיטרון. מסת האלקטרון היא מושג יסוד בפיזיקה, ונעשה בה שימוש במגוון 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 בביטויים 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 $\alpha$ הוא קבוע המבנה הדק, h הוא קבוע פלאנק ו-c היא מהירות האור. המסה היחסית של האלקטרון יכולה להימדד 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. הדיוק היחסי המקובל לפי ממצאי ועדת CODATA מ-2006 הוא כ-$4.2\times 10^{-10}$.

מסת המנוחה היחסית של האלקטרון 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.