Az atomokat alkotó részecskék lehetnekképzelje el különféle módon - például kerek porszemcsék formájában. Olyan kicsik, hogy az egyes ilyen porszemeket nem lehet külön-külön figyelembe venni. Minden anyag, amely a környező világban van, ilyen részecskékből áll. Melyek az atomokat alkotó részecskék?
meghatározás
A szubatomi részecske egyike azoknak"Tégla", amelyből az egész környező világ felépül. Ezek a részecskék közé tartoznak a protonok és a neutronok, amelyek az atommagok részét képezik. Ebbe a kategóriába tartoznak a mag körül keringő elektronok is. Más szavakkal, a fizika szubatomi részecskéi protonok, neutronok és elektronok. Az emberek számára ismert világban általában nincsenek másfajta részecskék - szokatlanul keveset élnek. Amikor koruk véget ér, rendes részecskékké bomlanak.
Azon szubatomi részecskék száma, amelyekviszonylag rövid ideig élnek, ma százan vannak. Számuk olyan nagy, hogy a tudósok már nem használják a szokásos neveket jelölésükhöz. A csillagokhoz hasonlóan gyakran számokat és betűket is rendelnek hozzájuk.
Főbb jellemzők
Az egyik legfontosabb jellemzőjea szubatomi részecskék közé tartozik a spin, az elektromos töltés és a tömeg. Mivel egy részecske súlya gyakran összefügg a tömegével, a részecskék egy részét hagyományosan "nehéznek" nevezik. Az Einstein által levezetett egyenlet (E = mc2) azt jelzi, hogy egy szubatomi részecske tömege közvetlenül függ annak energiájától és sebességétől. Ami az elektromos töltést illeti, az mindig az alapegység többszöröse. Például, ha egy proton töltése +1, akkor az elektron töltése -1. Néhány szubatomi részecskének, például egy fotonnak vagy neutrínónak azonban egyáltalán nincs elektromos töltése.
Szintén fontos jellemző az élettartamrészecskék. Újabban a tudósok meg voltak győződve arról, hogy az elektronok, a fotonok, valamint a neutrínók és protonok teljesen stabilak, és élettartamuk szinte végtelen. Ez azonban nem egészen igaz. Például egy neutron csak addig marad stabil, amíg "ki nem szabadul" az atommagból. Ezt követően élete átlagosan 15 perc. Az összes instabil részecske kvantumromlási folyamaton megy keresztül, amely soha nem lehet teljesen kiszámítható.
Részecskekutatás
Az atomot oszthatatlannak tartották - egészen addigfelépítését fedezték fel. Körülbelül egy évszázaddal ezelőtt Rutherford híres kísérleteket hajtott végre egy vékony lepedő alfa részecskék áramával történő bombázásával. Kiderült, hogy az anyag atomjai gyakorlatilag üresek. Az atom közepén pedig minden megtalálható, amit az atom magjának nevezünk - ezerszer kisebb, mint maga az atom. Abban az időben a tudósok úgy vélték, hogy az atom kétféle részecskéből áll - egy magból és egy elektronból.
Idővel a tudósoknak felmerül a kérdésük:miért ragaszkodnak össze a proton, az elektron és a pozitron, és Coulomb-erők hatására nem bomlanak különböző irányokba? És az akkori tudósok számára is tisztázatlan maradt: ha ezek a részecskék elemiek, akkor semmi sem történhet velük, és örökké élniük kell.
A kvantumfizika fejlődésével a kutatókmegtudta, hogy a neutron bomlásnak van alávetve, és ugyanakkor elég gyorsan. Protonokká, elektronokká és valamivé bomlik, amit lehetetlen elkapni. Utóbbira az energiahiány figyelt fel. Akkor a tudósok feltételezték, hogy az elemi részecskék listája kimerült, de most már ismert, hogy ez korántsem áll fenn. Új neutrino nevű részecskét fedeztek fel. Nem hordoz elektromos töltést, és tömegében rendkívül könnyű.
Neutron
A neutron egy szubatomi részecske, amely rendelkeziksemleges elektromos töltés. Tömege az elektron tömegének csaknem 2 ezerszerese. Mivel a neutronok a semleges részecskék osztályába tartoznak, közvetlenül az atomok magjaival lépnek kapcsolatba, és nem az elektronhéjaikkal. A neutronoknak van egy mágneses nyomatéka is, amely lehetővé teszi a tudósok számára az anyag mikroszkopikus mágneses szerkezetének tanulmányozását. A neutronsugárzás még a biológiai szervezetekre sem ártalmas.
Szubatomi részecske - proton
A tudósok megállapították, hogy ezek az "anyag építőkövei"három kvarkból áll. A proton pozitív töltésű részecske. A proton tömege 1836-szorosa az elektron tömegének. Egy proton és egy elektron kombinálva alkotják a legegyszerűbb kémiai elemet - hidrogénatomot. Egészen a közelmúltig azt hitték, hogy a protonok nem változtathatják meg a sugarukat attól függően, hogy mely elektronok keringenek felettük. A proton elektromosan töltött részecske. Elektronhoz kapcsolódva neutronná alakul.
Elektron
Az elektront először egy angol fizikus fedezte felJ. Thomson 1897-ben. Ez a részecske, amint a tudósok most hiszik, elemi vagy pont tárgy. Ez a szubatomi részecske neve annak az atomnak, amelynek nincs saját szerkezete - nem áll más, kisebb, komponensből. Egy protonnal és egy neutronnal együtt az elektron atomot alkot. Most a tudósok még nem jöttek rá, miből áll ez a részecske. Az elektron egy részecske, amelynek végtelen kis elektromos töltése van. Maga az "elektron" szó az ókori görög fordításban azt jelenti, hogy "borostyán" - végül is borostyán volt az, amelyet Hellas tudósai az elektromos jelenségek tanulmányozására használtak. Ezt a kifejezést a brit fizikus javasolta 1894-ben J. Stoney.
Miért érdemes elemezni az elemi részecskéket?
A legegyszerűbb válasz arra a kérdésre, hogy miért tudósoka szubatomi részecskékről szükséges ismeretek, így hangzik: információval rendelkezünk az atom belső szerkezetéről. Egy ilyen kijelentés azonban csak az igazság töredékét tartalmazza. Valójában a tudósok nemcsak az atom belső szerkezetét vizsgálják - kutatásuk fő területe az anyag legkisebb részecskéinek ütközése. Amikor ezek az óriási energiával rendelkező részecskék nagy sebességgel ütköznek egymással, a szó szoros értelmében új világ születik, és az ütközések után megmaradt anyagtöredékek segítenek feltárni a természet titkait, amelyek mindig is rejtélyek maradtak a tudósoknak.
