Hvad er hastigheden på en elektron?


Bedste svar

Elektroner i ledninger bevæger sig ret langsomt. Artiklen om Drifthastighed – Wikipedia forklarer det ret godt og fungerer som et eksempel. Elektroner i din typiske strømkabel kører med 23 mikron pr. Sekund eller deromkring. Med 60 Hz vekselstrøm vrikker elektronerne bare frem og tilbage og kører trættende 0,2 mikron hver vej, før de drejer rundt.

Elektroner i vakuumrør og partikelacceleratorer bevæger sig meget hurtigere. Her er en artikel om det Elektronernes hastighed Selv med en accelererende spænding på 100 volt eller deromkring får elektronerne i vakuum op til 1\% af lysets hastighed eller så, og partikelacceleratorer kan få dem til at gå tæt på lysets hastighed.

Svar

Kort svar: fordi universet skal bevare kausalitet.

For at forstå hvorfor lysets hastighed ikke kan brydes, skal vi først forstå den sande fysiske betydning af begrebet “lysets hastighed”. Det er faktisk vildledende at kalde det “lysets hastighed”, fordi den maksimale hastighed i universet faktisk ikke har noget med lys at gøre. Det skete bare, at lys var det første, vi mennesker opdagede at rejse med denne kosmiske maksimale hastighed. Vi ved nu, at tyngdekraften og den stærke atomkraft også udbreder sig i samme hastighed. Et bedre navn for den hastighed, som vi observerer som lysets hastighed, ville være “kausalitetshastighed”. Dette er den maksimale hastighed, hvormed en effekt kan genereres fra årsagen. Alle begivenheder i universet styres af de grundlæggende kræfter i naturen. Fotoner, gravitoner og gluoner, der er de respektive masseløse kraftbærere af lys, tyngdekraft og stærk atomkraft, rejser alle med kausalitetshastigheden. Den svage atomkraft, der har to massive kraftbærere W- og Z-bosonerne, formerer sig faktisk under lysets hastighed.

På dette tidspunkt burde tingene være blevet ret klare: Intet årsagssammenhængende kan rejse eller ske hurtigere end selve naturens grundlæggende kræfter, fordi alt andet er et resultat af disse kræfter. En effekt kan kun ske efter årsagen. I vores univers tager den maksimale hastighed, hvormed kausalitet kan udfolde sig, den værdi, vi observerer som lysets hastighed. I andre universer kan årsagssammenhængen være meget hurtigere eller meget langsommere. Disse universer ville opføre sig anderledes end vores. Hvorfor skal kausalitetshastigheden have en øvre grænse, hvorfor kan det ikke bare være uendelig, spørger du? At have en uendelig kausalitetshastighed indebærer, at en effekt vil ske samtidigt med dens årsag, hvilket får selve kausalitetsbegrebet til nedbrydes. Universet holder op med at give mening ved en uendelig lyshastighed.

På den anden side er nogle ikke-kausalitetsstyrede begivenheder, såsom den hastighed, hvormed universet selv udvides, såvel som kvantetunnel kan faktisk overstige lysets hastighed. Selve udvidelsen af ​​rummet involverer ikke nogen interaktioner mellem de grundlæggende naturkræfter. Derfor er universets ekspansionshastighed ikke bundet af kausalitetshastigheden og kan faktisk vokse uden en begrænse. Dette er netop det, vi har observeret: De længste galakser ved kanten af ​​vores observerbare univers ser ud til at trække sig væk fra os ved hastigheder, der er større end lysets hastighed. Denne tilsyneladende overtrædelse af lysets hastighed er forårsaget af hurtigere end lys ekspanderende rum, der fører galakserne væk, ikke galakserne selv bevæger sig superluminalt. Disse galakser er som et resultat årsagskoblet fra os.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret. Krævede felter er markeret med *