ઈલેક્ટ્રોન: ઋણ વિદ્યુતભારિત મૂળભૂત કણ

ધન વિદ્યુતભારિત પ્રોટોન અને વિદ્યુતભારરહિત ન્યુટ્રોન પરમાણુનું ન્યુક્લિયસ (કેન્દ્ર) રચે છે. પ્રોટોનના કારણે ધન વિદ્યુતભારિત બનેલા ન્યુક્લિયસની આસપાસ જુદી-જુદી કક્ષાઓમાં ઇલેક્ટ્રૉન નિરંતર ઘૂમતા રહે છે. કોઈ પણ તત્વના પરમાણુમાં ઇલેક્ટ્રૉનની સંખ્યા અને જુદી જુદી કક્ષાઓમાંની ઇલેક્ટ્રૉનની ગોઠવણીને આધારે તે પરમાણુના એટલે કે તત્વના રાસાયણિક ગુણધર્મો નક્કી થાય છે.

ઇલેક્ટ્રૉન

હાઈડ્રોજન પરમાણુના જુદા જુદા ઊર્જા-સ્તરો. વધું ઘાટા રંગવાળી જગ્યાઓ કોઈ પણ આપેલ સમયે ઇલેક્ટ્રૉન મળવાની સંભાવના વધુ છે તેમ દર્શાવે છે.
બંધારણ	મૂળભૂત કણ
સાંખ્યિકી	ફર્મિયોનિક
આંતરક્રિયા	ગુરુત્વાકર્ષણ, વિદ્યુતચુંબકીય, નિર્બળ આંતરક્રિયા
સંજ્ઞા	e−
પ્રતિકણ	પોઝિટ્રૉન (અથવા એન્ટીઇલેક્ટ્રૉન)
વ્યાખ્યાયિત	રિચાર્ડ લેમિંગ (૧૮૩૮–૧૮૫૧) જ્યોર્જ જ્હૉનસ્ટન સ્ટોની (૧૮૭૪) અને બીજા.
શોધાયો	જે. જે. થોમસન (૧૮૯૭)
દ્રવ્યમાન	9.10938356(11)×10−31 kg
ચરઘાંતાકિય ક્ષય	સ્થાયી ( > 6.6×1028 yr)
વિદ્યુતભાર	−1 e −1.6021766208(98)×10−19 C −4.80320451(10)×10−10 esu
ચુંબકીય આઘૂર્ણ	−1.00115965218091(26) μB
પ્રચક્રણ	1/2

ઓગણીસમી સદીમાં ફેરેડેના પ્રયોગો પરથી એવું મંતવ્ય રજૂ થયું કે, વિદ્યુતભારને કોઈ એકમ હોવો જોઈએ અને બધી જ વિદ્યુતપ્રક્રિયાઓમાં આ એકમના પૂર્ણાંક જેટલા જ વિદ્યુતભારની આપ-લે થતી હોવી જોઈએ. ૧૮૮૧માં જ્યોર્જ જ્હૉનસ્ટન સ્ટોની નામના અંગ્રેજ વિજ્ઞાનીએ વિદ્યુતભારના આ એકમનું નામ 'ઈલેક્ટ્રોન' આપ્યું. ઈ. સ. ૧૯૯૬ - ૧૯૯૭માં જે. જે. થોમસને કેથોડ કિરણોનો અભ્યાસ કર્યો અને સિદ્ધ કર્યું કે કેથોડ કિરણો એ કેથોડની ધાતુમાંથી ઉત્સર્જિત થતા ઈલેક્ટ્રોનનો પ્રવાહ છે. આ ઉપરાંત થોમસને ઈલેક્ટ્રોનના વિદ્યુતભાર (e) અને દળ (m)ના ગુણોત્તર e/mનું ચોક્કસ મૂલ્ય મેળવ્યું. થોમસને સાબિત કર્યું કે વિદ્યુતક્ષેત્રમાંના ઈલેક્ટ્રોન કણ માટેના ગતિશાસ્ત્રના નિયમોને અનુસરે છે, તેમજ ગરમ તારમાંથી ઉત્પન્ન થતાં વિદ્યુતકણો, રૅડિયો-એક્ટિવ પરમાણુઓમાંથી ઉત્સર્જિત થતા બીટા-કિરણો તથા પ્રકાશની અસર નીચે કેટલીક ધાતુઓ કેટલીક ધાતુઓમાંથી બહાર આવતા વિદ્યુતકણો, એ બધાં જ કણો ઈલેક્ટ્રોન જ છે. આ જુદી જુદી પ્રક્રિયાઓમાંથી ઉત્પન્ન થતા ઈલેક્ટ્રોન માટે e/mનું મૂલ્ય એકસરખું જ રહે છે. આમ, ઈલેક્ટ્રોનની વિધિવત શોધ થઈ, જે માટે થોમસનને ૧૯૦૬માં ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પારિતોષિક એનાયત થયું હતું.

 

થોમસન પછી અમેરિકન વૈજ્ઞાનિક રૉબર્ટ મિલિકને ઈલેક્ટ્રોનનો વિદ્યુતભાર વધુ ચોકસાઈપૂર્વક માપવા માટેના પ્રયોગો કર્યા. મિલિકનના પ્રયોગમાં સૂક્ષ્મદર્શકની મદદથી જોઈ શકાય તેવાં તેલના સૂક્ષ્મ ટીપાંઓને ઘર્ષણ દ્વારા વિદ્યુતભારિત કરી, ગુરુત્વાકર્ષણ બળની અસર નીચે તેમને નીચે તરફ (અધોદિશામાં) ગતિમય બનાવવામાં આવ્યાં. તેમની આ ગતિની વિરુદ્ધ ઊર્ધ્વદિશામાં વિદ્યુતક્ષેત્ર લગાડીને, વિદ્યુતક્ષેત્રનું મૂલ્ય એ રીતે ગોઠવવામાં આવ્યું કે ગુરુત્વાકર્ષણ બળ તેમજ વિદ્યુતબળ બંનેની અસર એકસરખી અને પરસ્પર વિરુદ્ધ થતાં નષ્ટ થઈને ટીપું સ્થિર જણાય. વિદ્યુતબળ, ગુરુત્વબળ, હવાની શ્યાનતા (viscosity), ટીપાંનું વજન વગેરે ગણતરીમાં લઈને મિલિકને પુરવાર કર્યું કે પ્રત્યેક ટીપાં ઉપર n.e જેટલો ઋણ વિદ્યુતભાર હોય છે. જ્યાં n=પૂર્ણાંક સંખ્યા અને e=ઈલેક્ટ્રોન પરનો એકમ વિદ્યુતભાર છે. આમ વિદ્યુતભાર એ હંમેશા મૂળ એકમ વિદ્યુતભાર eના પૂર્ણ ગુણાંક રૂપે જ મળે છે, તે હકીકત મિલિકનના પ્રયોગો દ્વારા સાબિત થઈ. મિલિકનને આ શોધ માટે ૧૯૨૩માં ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પારિતોષિક એનાયત થયું હતું.