Partikler som utgjør atomer kan tenkes på forskjellige måter - for eksempel i form av runde støvpartikler. De er så små at hvert slikt støvkorn ikke kan vurderes separat. All materie som er i omverdenen består av slike partikler. Hva er partiklene som utgjør atomer?
Definition
En subatomær partikkel er en av de "klossene" som hele verden er bygget av. Disse partiklene inkluderer protoner og nøytroner, som er en del av atomkjerner. Elektroner som kretser rundt kjerner tilhører også denne kategorien. Med andre ord er subatomære partikler i fysikk protoner, nøytroner og elektroner. I den verden som er kjent for mennesker, finnes som regel ikke partikler av en annen type - de lever uvanlig kort. Når deres alder slutter, forfaller de til vanlige partikler.
Antallet av de subatomære partiklene som lever relativt kort, er i dag i hundrevis. Antallet deres er så stort at forskerne ikke lenger bruker de vanlige navnene på dem. I likhet med stjerner tildeles de ofte numeriske og alfabetiske betegnelser.
Nøkkelfunksjoner
Spinn, elektrisk ladning og masse er blant de viktigste egenskapene til enhver subatomær partikkel. Siden vekten av en partikkel ofte er assosiert med masse, kalles noen av partiklene tradisjonelt "tunge". Einsteins ligning (E=mc2) indikerer at massen til en subatomær partikkel direkte avhenger av dens energi og hastighet. Når det gjelder den elektriske ladningen, er den alltid et multiplum av den grunnleggende enheten. For eksempel, hvis ladningen til et proton er +1, så er ladningen til et elektron -1. Noen av de subatomære partiklene, som fotonet eller nøytrinoet, har imidlertid ingen elektrisk ladning i det hele tatt.
En viktig egenskap er også levetiden til partikkelen. Nylig har forskere vært sikre på at elektroner, fotoner, samt nøytrinoer og protoner er perfekt stabile, og deres levetid er nesten uendelig. Dette er imidlertid ikke helt sant. Nøytronet forblir for eksempel bare stabilt til det er "frigjort" fra kjernen til et atom. Etter det er levetiden i gjennomsnitt 15 minutter. Alle ustabile partikler gjennomgår en kvantenedbrytningsprosess som aldri kan være helt forutsigbar.
Partikkelforskning
Atomet ble ansett som udelelig inntil strukturen ble oppdaget. For rundt et århundre siden gjorde Rutherford sine berømte eksperimenter, som besto i å bombardere et tynt ark med en strøm av alfapartikler. Det viste seg at stoffets atomer praktisk t alt er tomme. Og i sentrum av atomet er alt det vi kaller kjernen til atomet - detomtrent tusen ganger mindre enn selve atomet. På den tiden trodde forskerne at atomet besto av to typer partikler - kjernen og elektronene.
Over tid har forskere et spørsmål: hvorfor henger proton, elektron og positron sammen og brytes ikke opp i forskjellige retninger under påvirkning av Coulomb-krefter? Og også for datidens vitenskapsmenn forble det uklart: hvis disse partiklene er elementære, kan ingenting skje med dem, og de må leve evig.
Med utviklingen av kvantefysikk har forskere funnet ut at nøytronet er utsatt for forfall, og samtidig ganske raskt. Det forfaller til et proton, et elektron og noe annet som ikke kunne fanges opp. Sistnevnte ble lagt merke til av mangelen på energi. Da antok forskerne at listen over elementærpartikler var oppbrukt, men nå er det kjent at dette langt fra er tilfelle. En ny partikkel k alt nøytrinoen har blitt oppdaget. Den har ingen elektrisk ladning og har ekstremt lav masse.
Neutron
Nøytron er en subatomær partikkel som har en nøytral elektrisk ladning. Massen er nesten 2000 ganger massen til et elektron. Siden nøytroner tilhører klassen av nøytrale partikler, samhandler de direkte med atomkjernene, og ikke med elektronskallene deres. Nøytroner har også et magnetisk øyeblikk som lar forskere utforske den mikroskopiske magnetiske strukturen til materie. Nøytronstråling er ufarlig selv for biologiske organismer.
Subatomær partikkel – proton
Forskere har funnet ut at disse"Materiens murstein" består av tre kvarker. Protonet er en positivt ladet partikkel. Massen til protonet overstiger elektronets masse med 1836 ganger. Ett proton og ett elektron kombineres for å danne det enkleste kjemiske elementet, hydrogenatomet. Inntil nylig ble det antatt at protoner ikke kan endre radius avhengig av hvilke elektroner som går i bane over dem. Et proton er en elektrisk ladet partikkel. Når det kobles til et elektron, blir det til et nøytron.
Electron
Elektronet ble først oppdaget av den engelske fysikeren J. Thomson i 1897. Denne partikkelen, som forskerne nå tror, er et elementært eller punktobjekt. Dette er navnet på en subatomær partikkel i et atom, som ikke har sin egen struktur - ikke består av noen andre, mindre komponenter. I forening med et proton og et nøytron danner et elektron et atom. Nå har forskerne ennå ikke funnet ut hva denne partikkelen består av. Et elektron er en partikkel som har en uendelig liten elektrisk ladning. Selve ordet "elektron" i oversettelse fra gammelgresk betyr "rav" - tross alt brukte forskere fra Hellas rav for å undersøke fenomenene elektrisitet. Dette begrepet ble foreslått av den britiske fysikeren i 1894, J. Stoney.
Hvorfor studere elementærpartikler?
Det enkleste svaret på spørsmålet om hvorfor forskere trenger å vite om subatomære partikler er: å ha informasjon om atomets indre struktur. Denne uttalelsen inneholder imidlertid bare et korn av sannhet. PÅFaktisk studerer forskere ikke bare den indre strukturen til atomet - hovedfeltet for forskningen deres er kollisjonen av de minste materiepartiklene. Når disse ekstremt energiske partiklene kolliderer med hverandre i høye hastigheter, blir en ny verden bokstavelig t alt født, og fragmentene av materie som er igjen etter kollisjonene hjelper til med å oppklare naturens mysterier som alltid har forblitt et mysterium for forskere.
