От какво са изградени електроните?

Въпросът от какво се състоят протоните и неутроните има привидно прост отговор: кварки и глуони. Когато обаче става въпрос за третия компонент на атомите – електроните, отговорът не е толкова лесен.

Това е така, защото, доколкото ни е известно, електроните са фундаментални частици или с други думи, те нямат по-малки компоненти. Това не може да бъде абсолютно доказано, но наличните данни със сигурност сочат натам. Това повдига много по-трудния въпрос какъв е съставът на една фундаментална частица и по какво се различават електроните и другите частици?

Думата „атом“ идва от гръцки език и означава „не може да бъде разрязан“, като се основава на разсъжденията на философа Демокрит, че материята трябва да се състои от нещо толкова малко, че да не може да бъде разделено. 23 века по-късно открихме, че обектите, които наричаме атоми, всъщност не са атоми в смисъла на Демокрит, тъй като имат поне 2, а с изключение на водорода – и 3 по-малки компонента.

След като беше разкрит съставът на протоните и неутроните, беше лесно да заподозрем, че ще има още и още съставни частици по целия път надолу; ще продължим да откриваме все по-малки и по-малки частици. Всъщност някои в научния бранш дори смеятат за арогантни колегите си, които мислят, че са част от поколението, което е открило истинските фундаментални частици.

Електроните обаче са устояли на този вид безкраен регрес; 125 години след откриването им все още няма признаци за нещо по-малко в тях. Опитите да се открият поне някои от съставните им частици включват както удряне на електрони едни в други и наблюдаване дали ще се освободи нещо, така и опити да се открие вътрешна структура във високоенергийни полета. Нито един от двата подхода не е разкрил нищо.

Междувременно научихме, че електроните, както и всичко толкова малко, са едновременно частици и вълни.

Има по принцип някои хипотетични съставни частици за тях, но физиката, на която се опират, не се вписва толкова добре в така наречения Стандартен модел на физиката на елементарните частици. Въпреки че по принцип се смята, че този модел не е пълно описание на реалността, като се предполага, че съществуват частици, които не са включени в него, фундаменталната природа на електрона не е един от аспектите му, които привличат широко разпространени съмнения.

Като се има предвид колко по-леки са електроните от другите частици на атомното ядро, не е толкова изненадващо, че те не са съставени от нищо по-леко.

И така, ако те нямат по-малки частици, които да ги съставят, има ли някакъв неделим материал, от който се образуват, може би някаква електрония?

Това е моментът, в който вече става трудно да си представим ситуацията. Вместо да имат някакъв вид материя, която да ги изгражда, физиците описват фундаменталните частици като възбуждане на поле. В редки опити да се подпомогне разбирането, в случая с електрона то е известно като електронно поле.

Взаимодействието на това поле с други полета дава на електроните техните свойства. Например полето на Хигс е това, което придава на частиците, включително на електроните, тяхната маса.

Това възбуждане на поле не е много задоволителен отговор за хората, които не са физици. Но кои сме ние да даваме наклон на Вселената – това е най-доброто описание, с което разполагаме.