Partiklar som utgör atomer kan föreställas på olika sätt - till exempel i form av runda dammpartiklar. De är så små att varje sådant dammkorn inte kan betraktas separat. All materia som finns i omvärlden består av sådana partiklar. Vilka är partiklarna som utgör atomer?
Definition
En subatomär partikel är en av dessa "tegelstenar" som hela världen är byggd av. Dessa partiklar inkluderar protoner och neutroner, som är en del av atomkärnor. Elektroner som kretsar kring kärnor tillhör också denna kategori. Med andra ord är subatomära partiklar i fysiken protoner, neutroner och elektroner. I världen som är bekant för människan finns som regel inte partiklar av annat slag - de lever ovanligt kort. När deras ålder tar slut sönderfaller de till vanliga partiklar.
Antalet subatomära partiklar som lever relativt kort är idag hundratals. Deras antal är så stort att forskare inte längre använder de vanliga namnen för dem. Liksom stjärnor tilldelas de ofta numeriska och alfabetiska beteckningar.
nyckelfunktioner
Spinn, elektrisk laddning och massa är bland de viktigaste egenskaperna hos någon subatomär partikel. Eftersom vikten av en partikel ofta förknippas med massa kallas vissa av partiklarna traditionellt för "tunga". Einsteins ekvation (E=mc2) indikerar att massan av en subatomär partikel direkt beror på dess energi och hastighet. När det gäller den elektriska laddningen är den alltid en multipel av den grundläggande enheten. Till exempel, om laddningen av en proton är +1, då är laddningen av en elektron -1. Vissa av de subatomära partiklarna, som fotonen eller neutrinon, har dock ingen elektrisk laddning alls.
En viktig egenskap är också partikelns livslängd. På senare tid har forskare varit övertygade om att elektroner, fotoner, såväl som neutriner och protoner är perfekt stabila och deras livslängd är nästan oändlig. Detta är dock inte riktigt sant. Neutronen förblir till exempel bara stabil tills den "befrias" från en atoms kärna. Därefter är dess livslängd i genomsnitt 15 minuter. Alla instabila partiklar genomgår en kvantnedbrytningsprocess som aldrig kan vara helt förutsägbar.
Partikelforskning
Atomen ansågs vara odelbar tills dess struktur upptäcktes. För ungefär ett sekel sedan gjorde Rutherford sina berömda experiment, som bestod i att bombardera ett tunt ark med en ström av alfapartiklar. Det visade sig att materiens atomer är praktiskt taget tomma. Och i mitten av atomen finns allt som vi kallar atomens kärna - detungefär tusen gånger mindre än själva atomen. Vid den tiden trodde forskare att atomen bestod av två typer av partiklar - kärnan och elektronerna.
Med tiden har forskarna en fråga: varför klibbar protonen, elektronen och positronen ihop och bryts inte upp i olika riktningar under påverkan av Coulomb-krafter? Och även för den tidens vetenskapsmän förblev det oklart: om dessa partiklar är elementära kan ingenting hända dem, och de måste leva för evigt.
Med utvecklingen av kvantfysiken har forskare funnit att neutronen är föremål för sönderfall, och samtidigt ganska snabbt. Det sönderfaller till en proton, en elektron och något annat som inte kunde fångas. Det senare märktes av bristen på energi. Då antog forskare att listan över elementarpartiklar var uttömd, men nu vet man att så är långt ifrån fallet. En ny partikel som kallas neutrinon har upptäckts. Den har ingen elektrisk laddning och har en extremt låg massa.
Neutron
Neutron är en subatomär partikel som har en neutral elektrisk laddning. Dess massa är nästan 2 000 gånger massan av en elektron. Eftersom neutroner tillhör klassen neutrala partiklar interagerar de direkt med atomkärnorna och inte med deras elektronskal. Neutroner har också ett magnetiskt moment som gör det möjligt för forskare att utforska materiens mikroskopiska magnetiska struktur. Neutronstrålning är ofarlig även för biologiska organismer.
Subatomär partikel – proton
Forskare har funnit att dessa"Materiens tegelstenar" består av tre kvarkar. Protonen är en positivt laddad partikel. Protonens massa överstiger elektronens massa 1836 gånger. En proton och en elektron kombineras för att bilda det enklaste kemiska elementet, väteatomen. Fram till nyligen trodde man att protoner inte kan ändra sin radie beroende på vilka elektroner som kretsar ovanför dem. En proton är en elektriskt laddad partikel. När den ansluter till en elektron förvandlas den till en neutron.
Electron
Elektronen upptäcktes först av den engelske fysikern J. Thomson 1897. Denna partikel, som forskare nu tror, är ett elementärt eller punktobjekt. Detta är namnet på en subatomär partikel i en atom, som inte har sin egen struktur - inte består av några andra, mindre komponenter. I förening med en proton och en neutron bildar en elektron en atom. Nu har forskarna ännu inte räknat ut vad denna partikel består av. En elektron är en partikel som har en oändligt liten elektrisk laddning. Själva ordet "elektron" i översättning från antikens grekiska betyder "bärnsten" - trots allt använde forskare från Hellas bärnsten för att undersöka elektricitetsfenomen. Denna term föreslogs av den brittiske fysikern 1894, J. Stoney.
Varför studera elementarpartiklar?
Det enklaste svaret på frågan om varför forskare behöver veta om subatomära partiklar är: att ha information om atomens inre struktur. Men detta uttalande innehåller bara ett korn av sanning. PÅFaktum är att forskare studerar inte bara atomens inre struktur - huvudområdet för deras forskning är kollisionen av de minsta partiklarna av materia. När dessa extremt energirika partiklar kolliderar med varandra i höga hastigheter föds en ny värld bokstavligen, och fragmenten av materia som finns kvar efter kollisionerna hjälper till att reda ut naturens mysterier som alltid har förblivit ett mysterium för forskare.
