Sammenstød imellem elektroner – Niels Bohr Institutet - Københavns Universitet

Niels Bohr Institutet > Spørg om fysik > ? om Fysik > Sammenstød imellem ele...

09. november 2010

Sammenstød imellem elektroner

Hej Spørg om Fysik
Jeg går i 9. klasse og interesserer mig meget for fysik. Hvad sker der, når 2 elektroner støder sammen? Kan man se det med det blotte øje?

Med venlig hilsen
A R

Hvis to elektroner, der er tilstede i luften, nærmer sig til hinanden, kommer der en stærk frastødning, fordi de har ens ladninger. Deres baner vil derfor afbøjes, så de ikke rammer hinanden.

Albert Einstein ( D 1879 - 1955).

Elektroner er ikke frie ret længe. De søger hen og finder en positiv ladning og bindes til den. Der er et lige stort antal positive og negative ladninger, så er der en elektron, er der et positivt overskud et eller andet sted i nærheden af elektronen. Skulle elektronen møde en positiv elektron (som er ret sjælden i en normalt atmosfære her ved jorden) tiltrækkes de to partikler til hinanden. Der dannes så kortvarigt et brintlignende stof, man kalder positronium, hvor de bevæger sig om hinanden, hvorefter de reagerer. Ved reaktionen (annihilation) udslettes elektronerne helt, deres ladninger neutraliserer hinanden og massen omdannes til energi (gammastråling) efter den berømte Einsteinske ligning E = M*c2, som kommer fra relativitetsteorien. Han emigrerede til USA i 1933 på grund af nazisternes magtovertagelse (mange jøder søgte fra det daværende jøde fjendtlige Tyskland til udlandet først i trediverne).

Processer du ser indirekte til daglig
En anden mulighed er, at en fri elektron rammer en elektron, der er bundet til en atomkerne. Det vil som oftest være en af de yderste elektroner i atomet, hvis det er et tungt atom dvs. et atom med mange elektroner. Det kan så anslå atomet. Det betyder at elektronen omkring atomet enten slås helt væk (atomet ioniseres) eller slås ud i en bane med højere energi og længere fra atomkernen. Denne elektron falder så på et eller andet tidspunkt tilbage, og der udsendes så lys (synligt eller udenfor vores syns område). Har den fri elektron megen fart på, kan den evt. slå de inderste elektroner i atomet op i højere niveau eller helt fri. Der kan så komme lys med meget kort bølgelængde, det vi kalder røntgenstråling. Disse processer ser du indirekte til daglig.

I en gammeldages farvetv-skærm slår elektroner som har fået fart på ved at passerer en område hvor der er en spændingsforskel på 30 000 V også elektroner i metaller på indersiden af skærmen op i højere energiniveauer, og når de falder ned udsendes farvet lys. Her er der tre farver.

Alle lysstofrør og lavenergilamper er et rør med lidt ædelluftart og lidt kviksølv. Når man tænder udsendes elektroner fra en glødetråd i lampen. Elektronerne accelereres og får fart på grund af de 230 V, der ligger over røret, og de rammer kviksølvatomerne og anslår dem. Kviksølvatomerne udsender ultraviolet lys, når elektronerne falder ned igen (gammeldags højfjeldssole brugte det lys). Det lys der opstår er blåligt, og det kan ses på biologiske laboratorier, hvor det bruges til at slå bakterier ihjel. Det kan vi ikke bruge i dagligdagen (vi kan heller ikke tåle det i længden, da det kan fremkalde hudkræft).

På indersiden af røret lægges derfor et lag af passende metalsalte, hvor den ultraviolette stråling, gør det samme som elektronerne kan gøre, nemlig slår elektronerne omkring metallerne i saltene op i et højere energiniveau. Når de falder ned igen udsender de lys.

Ved at vælge passende blandinger af normalt 3-5 metaller, kan man give lamperne forskellige farver, så lyset bliver mere anvendeligt. Det betyder på den anden side, at disse lamper alle indeholder nogen mikrogram af det meget giftige kviksølv (giver hjerneskader i små mængder, hvis det optages i organismen). Der er altså mange kg kviksølv i lamper og lysstofrør rundt omkring i landet. Dertil kommer de metaller på indersiden af røret, som giver lyset en behagelig farve, som også er tungmetaller og flere af dem meget giftige.

Spektrum af en glødelampe.

Man bør derfor altid aflevere gamle fjernsynsbilledrør, lysstofrør og lavenergilamper hele på genbrugspladsen, så de giftige stoffer ikke kommer ud i naturen. Vi må håbe, at man snart finder en anden god lyskilde, frem for disse giftige og ubehagelige lavenergilamper, som i øvrigt generelt efter min mening ikke giver nogen god lyskvalitet, ofte tænder for langsomt, og udendørs har problemer med lysstyrke og tænding ved lave temperaturer.

Spektrum af et kompakt lysstofrør.

Β-stråling fra radioaktive kilder er elektroner

De udsendes fra atomkernen med meget stor fart nær lysets hastighed, som er præcist c = 299 792 458 m/s, idet lyshastigheden i dag er defineret og meteren bestemmes ud fra denne størrelse og sekundet. Her har elektronerne så meget fart på, at de er skadelige for levende væv altså også os. Idet de kan trænge et stykke ind i organismen.

De beskadiger cellerne herunder DNA i cellerne, så de dør, eller styringen af cellen bliver forkert (og det kan fremkalde kræftceller). Β - stråling stoppes i luft, og det er forholdsvis let at stoppe med ret tynde metalplader, beton eller andet fast stof.

Billede til venstre: Computertegning af annihilation af positronium dannet i quarts (Bristol universitet)

 

Se også: 

Med venlig hilsen
Malte Olsen