Частицы, из которых состоят атомы, можно Kuvittele eri tavoin - esimerkiksi pyöreinä pölypisteinä. Ne ovat niin pieniä, että on mahdotonta tarkastella kutakin tällaista pölypilkkua erikseen. Kaikki ympäristössä oleva aine koostuu sellaisista hiukkasista. Mitkä ovat hiukkaset, jotka muodostavat atomit?
määritelmä
Subatomiset hiukkaset ovat yksi niistä"Tiilet", joista koko ympäröivä maailma on rakennettu. Nämä hiukkaset sisältävät protoneja ja neutroneja, jotka ovat osa atomiatomia. Tähän luokkaan kuuluvat myös elektronit, jotka kiertävät ytimiä. Toisin sanoen fysiikan subatomiset hiukkaset ovat protoneja, neutroneja ja elektroneja. Ihmisille tutussa maailmassa ei yleensä ole muun tyyppisiä hiukkasia - he elävät epätavallisen vähän. Kun heidän ikänsä päättyy, ne hajoavat tavallisiksi hiukkasiksi.
Niiden subatomisten hiukkasten lukumäärä, jotkaelää suhteellisen lyhyen aikaa, tänään on satoja. Niiden määrä on niin suuri, että tutkijat eivät enää käytä heille tavanomaisia nimiä. Tähtien tapaan niille annetaan usein numeroita ja kirjaimia.
Tärkeimmät ominaisuudet
Kaikkien tärkeimpien ominaisuuksien joukossasubatomisia hiukkasia ovat spin, sähkövaraus ja massa. Koska hiukkasen paino liittyy usein sen massaan, joitain hiukkasista kutsutaan perinteisesti "raskaiksi". Einsteinin johtama yhtälö (E = mc2) osoittaa, että subatomisen hiukkasen massa on suoraan riippuvainen sen energiasta ja nopeudesta. Mitä tulee sähkövaraukseen, se on aina perusyksikön monikerta. Esimerkiksi, jos protonin varaus on +1, niin elektronin varaus on -1. Joillakin subatomisista hiukkasista, kuten fotonilla tai neutriinolla, ei kuitenkaan ole lainkaan sähkövarausta.
Tärkeä ominaisuus on myös käyttöikähiukkasia. Viime aikoina tutkijat olivat vakuuttuneita siitä, että elektronit, fotonit, samoin kuin neutriinot ja protonit ovat täysin stabiileja ja niiden käyttöikä on lähes rajaton. Tämä ei kuitenkaan ole aivan totta. Esimerkiksi neutroni pysyy vakaana vain, kunnes se "vapautuu" atomituumasta. Sen jälkeen sen käyttöikä on keskimäärin 15 minuuttia. Kaikki epävakaat hiukkaset käyvät läpi kvanttivaurion, joka ei voi koskaan olla täysin ennustettavissa.
Hiukkastutkimus
Atomia pidettiin jakamattomana - astisen rakenne löydettiin. Noin sata vuotta sitten Rutherford suoritti kuuluisat kokeilunsa pommittamalla ohutta levyä alfa-hiukkasten virralla. Kävi ilmi, että aineen atomit ovat käytännössä tyhjät. Ja atomin keskellä on kaikki, mitä kutsumme atomin ytimeksi - se on noin tuhat kertaa pienempi kuin itse atomi. Tuolloin tutkijat uskoivat, että atomi koostuu kahdentyyppisistä hiukkasista - ytimestä ja elektroneista.
Ajan myötä tutkijoilla on kysymys:miksi protoni, elektroni ja positroni tarttuvat yhteen eivätkä hajoa eri suuntiin Coulomb-voimien vaikutuksesta? Ja myös tuon ajan tiedemiehille se jäi epäselväksi: jos nämä hiukkaset ovat alkeellisia, heille ei voi tapahtua mitään, ja heidän on elettävä ikuisesti.
Kvanttifysiikan kehittyessä tutkijatsai selville, että neutroni on hajoava ja samalla riittävän nopea. Se hajoaa protoniksi, elektroniksi ja muuksi, jota oli mahdotonta saada kiinni. Jälkimmäinen huomasi energian puutteen. Sitten tutkijat olettivat, että alkeishiukkasten luettelo oli käytetty loppuun, mutta nyt tiedetään, että näin ei ole kaukana. Uusi neutriino-niminen hiukkanen löydettiin. Siinä ei ole sähkövarausta ja se on erittäin kevyt.
Neutroni
Neutroni on subatominen partikkeli, jolla onneutraali sähkövaraus. Sen massa on melkein 2 tuhatta kertaa elektronin massa. Koska neutronit kuuluvat neutraalien hiukkasten luokkaan, ne ovat vuorovaikutuksessa suoraan atomien ytimien kanssa, eivät niiden elektronikuorien kanssa. Neutroneilla on myös magneettinen momentti, jonka avulla tutkijat voivat tutkia aineen mikroskooppista magneettista rakennetta. Neutronisäteily on vaaraton jopa biologisille organismeille.
Subatominen hiukkanen - protoni
Tutkijat ovat havainneet, että nämä "aineen rakennuspalikat"koostuvat kolmesta kvarkista. Protoni on positiivisesti varautunut hiukkanen. Protonin massa on 1836 kertaa elektronin massa. Yksi protoni ja yksi elektroni yhdessä muodostavat yksinkertaisimman kemiallisen elementin - vetyatomin. Viime aikoihin asti uskottiin, että protonit eivät voi muuttaa sädettä riippuen siitä, mitkä elektronit kiertävät niiden ympärillä. Protoni on sähköisesti varautunut hiukkanen. Yhdistettynä elektroniin se muuttuu neutroniksi.
Elektroni
Elektronin löysi ensimmäisen kerran englantilainen fyysikkoJ. Thomson vuonna 1897. Tämä hiukkanen, kuten tiedemiehet nyt uskovat, on alku- tai pisteobjekti. Tämä on atomiatomin hiukkasen nimi, jolla ei ole omaa rakennettaan - se ei koostu muista pienemmistä komponenteista. Yhdessä protonin ja neutronin kanssa elektroni muodostaa atomin. Nyt tiedemiehet eivät ole vielä selvittäneet, mistä tämä hiukkanen koostuu. Elektroni on hiukkanen, jolla on äärettömän pieni sähkövaraus. Juuri sana "elektroni" muinaiskreikan kielestä tarkoittaa "meripihkaa" - loppujen lopuksi Hellasin tutkijat käyttivät meripihkaa sähköilmiöiden tutkimiseen. Tätä termiä ehdotti brittiläinen fyysikko vuonna 1894 J. Stoney.
Miksi tutkia alkeishiukkasia?
Yksinkertaisin vastaus kysymykseen miksi tutkijattieto subatomisista hiukkasista on välttämätöntä, kuulostaa tältä: saada tietoa atomin sisäisestä rakenteesta. Tällainen lausunto sisältää kuitenkin vain murto-osan totuudesta. Itse asiassa tutkijat tutkivat paitsi atomin sisäistä rakennetta - tutkimuksen pääalue on pienimpien ainehiukkasten törmäykset. Kun nämä hiukkaset, joilla on valtava energia, törmäävät toisiinsa suurilla nopeuksilla, sanan kirjaimellisessa merkityksessä syntyy uusi maailma, ja törmäysten jälkeen jäljelle jääneet aineenpalaset auttavat paljastamaan luonnon salaisuudet, jotka ovat aina pysyneet mysteerinä tutkijoille.
