Woher weiß man, wie schwer Elektronen sind?

Dazu lässt man einen Elektronenstrahl in einem Magnetfeld kreisen. Aus dem Radius, der Ladung, dem Magnetfeld und der Bewegungsenergie, die man aus der BeschleunigungsSpannung erhält, kann man auf die Masse zurück rechnen und dann auch die Geschwindigkeit ermitteln.

Das ganze Experiment macht man mit dem sogn. Fadenstrahlrohr.

https://www.leifiphysik.de/elektrizitaetslehre/bewegte-ladungen-feldern/versuche/fadenstrahlrohr

Ganz einfach: aus Ablenkungsversuchen wie in einem Zyklotron. Also generell Kreise oder Parabeln in Hochvakuum-Kammern. Je schwerer, desto träger und größer die Kurve.

Elektronen haben ja eine elektrische Ladung. Auf dieselbe Weise kann man auch Ionen und andere geladene Teilchen vermessen (Massenspektrometer). Nur Neutronen und Photonen sind neutral. Problematisch ist eher, dass sie so leicht sind, dass sie schnell relativistisch werden, knapp unter Lichtgeschwindigkeit.

Elektronen kreisen 90° zu einem angelegten Magnetfeld kreisförmig in einem Zyklotron. Je nachdem wie stark man das Feld, den Radius und die Geschwindigkeit einstellt, ergibt sich nur für ein Wertepaar ein Gleichgewicht. In der Formel steckt auch die Masse, die man dann ermitteln kann.

Die andere Variante wäre Ablenkung im homogenen elektrischen Felde. Hier müsste sich eine Parabel ergeben.

Ob man die Masse auch über den Compton-Effekt bestimmen kann, weiß ich nicht genau. Das ist quasi Billard mit Röntgenstrahlen und Elektronen.

Für beides muss aber die Elementarladung e genau bekannt sein (Millikan-Versuch, nicht verwechseln mit Mulliken). Oft rechnet man nämlich mit e/m, also Ladung pro Masse.

Oder ganz bildlich und drastisch: stell dir zwei Motorradfahrer vor, die mit Vollgas in die Kurve böllern. Einer wiegt 50 kg und einer 300 kg. Nur Speckie fliegt gegen den Baum.

Ergänzung: Mit dem Fadenstrahlrohr kann man zunächst das Verhältnis e/m bestimmen. Mit der über den Millikanversuch bestimmten Elementarladung e kann man dann auf m schließen.

ihre Beschleunigung in einem elektrostatischen Feld ergibt aus der Kraft direkt die Masse.