世界上电子的总质量是多少,究竟是怎么计算出来的?
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发布时间：2022-04-23 00:00
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时间：2023-07-17 00:12
电子是我们熟知的一种构成物质的基本粒子，在大家的印象中，电子是质量很小的粒子，它围绕着原子核运动构成了世间万物。但我们很少去深入的了解它，比如说电子的质量到底有多小呢？地球上所有的电子加起来会有多大的质量呢？今天我们就来讲一讲。
图上所示
电子的质量小到什么程度，我们可以从粒子加速器的实验来讲，科学家是一群很“残忍”的家伙，他们将基本粒子在粒子加速器里加速到能达到的极限，然后让它们高速碰撞，最后在这些“车祸现场”探索微观世界。电子作为基本粒子的一种，自然也逃不过科学家们的“毒手”。
通过实验，电子在粒子加速器里可以被加速到光速的99.998，这是一个非常了不起的速度了。之所以没有达到光速，那是因为电子有质量原因，但电子能被加速到高达光速的99.998%，也说明了它的质量是微乎其微的，其中道理很简单，质量越大的物体越难被加速。
图上所示
很显然这个“微乎其微”的质量是不可能用秤来称出来的，对此科学家会用一些特殊的方法。这里先科普一个名词：“荷质比 (specific charge)”，“荷质比”即带电体的电荷量与其质量的比值，每一种带电子都有一个固定的“荷质比”，它是可以从实验中测量出来的，电子也不例外。上世纪初，英国物理学家约瑟夫.约翰.汤姆逊（Joseph John Thomson）通过磁场和静电的偏转力相抵消的方法，精确的测出了电子的“荷质比”e/me=1.758×10^11C/kg，并因此获得了诺贝尔物理奖。
如图所示
有了“荷质比”的数据，只需要再知道单个电子的电荷量就可以计算出电子的质量了，这也是一个巨大的难题。为此科学家们付出了很多的精力，1909年美国芝加哥大学物理学家罗伯特.安德鲁.密立根（Robert Andrews Millikan）通过著名的“密立根油滴实验 ”，测得了单个电子的电荷量数值，即基本电荷e=1.602176565(35) ×10^-19库仑.
