Elektron menghasilkan medan listrik yang menarik partikel bermuatan
positif seperti proton dan menolak partikel lain yang bermuatan negatif.
Kekuatan gaya tarik/tolak ini ditentukan oleh Hukum
Coulomb.[82]
Ketika elektron bergerak, ia menghasilkan medan magnetik.[83]
Hukum
Ampère-Maxwell menghubungkan medan magnetik dengan gerak massa
elektron (arus listrik) terhadap seorang pengamat. Medan
elektromagnetik partikel bermuatan yang bergerak diekspresikan
menggunakan potensial
Liénard–Wiechert, yang berlaku bahkan untuk partikel yang bergerak
mendekati kecepatan cahaya.
Ketika sebuah elektron bergerak melalui medan magnetik, gaya
Lorentz akan memengaruhi arah lintasan elektron tegak lurus
terhadap bidang medan magnet dan kecepatan elektron. Gaya sentripetal ini menyebabkan lintasan elektron
berbentuk heliks. Percepatan yang dihasilkan dari gerak melengkung ini
menginduksi elektron untuk memancarkan energi dalam bentuk radiasi
sinkrotron.[84][85][cat 6]
Emisi energi ini kemudian dapat mementalkan elektron, dikenal sebagai Gaya
Abraham-Lorentz-Dirac, yang menciptakan gesekan yang memperlambat
elektron. Gaya ini disebabkan oleh reaksi balik medan elektron terhadap
dirinya sendiri.[86]
Dalam elektrodinamika kuantum, interaksi
elektromagnetik antara partikel dimediasi oleh foton. Elektron
terisolasi yang tidak dipercepat tidak dapat memancar ataupun menyerap
foton; apabila ia menyerap atau memancarkan foton, ini berarti
pelanggaran hukum kekekalan energi dan momentum.
Walau demikian, foton maya dapat mentransfer momentum antar dua
partikel bermuatan. Adalah pertukaran foton maya ini yang menghasilkan
gaya Coulomb.[87]
Emisi energi dapat terjadi ketika elektron yang bergerak dibelokkan
oleh sebuah partikel bermuatan seperti proton. Percepatan elektron
menghasilkan pancaran radiasi Bremsstrahlung.[88]
Tumbukan lenting antara sebuah foton (cahaya) dengan sebuah elektron
bebas disebut sebagai hamburan
Compton. Tumbukan ini menghasilkan transfer momentum dan transfer
energi antar partikel, yang mengubah panjang gelombang foton sejumlah geseran
Compton.[cat 7]
Besaran maksimum geseran panjang gelombang ini adalah h/mec,
yang dikenal sebagai panjang
gelombang Compton.[89]
Untuk sebuah elektron, ini bernilai 2,43
× 10−12 m.[60]
Apabila panjang gelombang cahayanya panjang (contohnya panjang
gelombang cahaya tampak adalah
0,4–0,7 μm), geseran panjang gelombang menjadi sangat kecil. Interaksi
antara cahaya dengan elektron bebas seperti ini disebut sebagai hamburan
Thomson.[90]
Kekuatan relatif interaksi elektromagnetik antara dua partikel
bermuatan seperti elektron dengan proton diberikan oleh konstanta
struktur halus. Nilai konstanta ini tidak memiliki dimensi dan
merupakan nisbah dua energi: energi elektrostatik tarikan (ataupun
tolakan) pada pemisahan satu panjang gelombang Compton dengan energi
rihat muatan. Ia bernilai α ≈ 7,297353 × 10-3, ataupun
kira-kira sama dengan 1⁄137.[60]
Ketika elektron dan positron bertumbukan, keduanya akan memusnahkan satu sama lainnya, menghasilkan dua atau
lebih sinar foton gama. Jika elektron dan positronnya memiliki momentum
yang dapat diabaikan, atom
positronium dapat terbentuk sebelum pemusnahan, menghasilkan dua
atau tiga foton sinar gama berenergi sebesar 1,022 MeV.[91][92]
Di sisi lain, foton berenergi tinggi dapat berubah menjadi elektron dan
positron kembali dalam suatu proses yang dinamakan produksi pasangan, namun hanya terjadi dengan keberadaan
partikel bermuatan di dekatnya, seperti inti atom.[93][94]
Tidak ada komentar:
Posting Komentar