Partikler, der udgør atomer, kan forestilles på forskellige måder - for eksempel i form af runde støvpartikler. De er så små, at hvert sådant støvkorn ikke kan betragtes separat. Alt stof, der er i den omgivende verden, består af sådanne partikler. Hvad er de partikler, der udgør atomer?
Definition
En subatomær partikel er en af de "mursten", som hele verden er bygget af. Disse partikler omfatter protoner og neutroner, som er en del af atomkerner. Elektroner, der kredser om kerner, hører også til denne kategori. Med andre ord er subatomære partikler i fysik protoner, neutroner og elektroner. I den for mennesket kendte verden findes der som regel ikke partikler af en anden art - de lever usædvanligt kort. Når deres alder slutter, henfalder de til almindelige partikler.
Antallet af de subatomare partikler, der lever relativt kort, er i dag i hundredvis. Deres antal er så stort, at forskerne ikke længere bruger de sædvanlige navne for dem. Ligesom stjerner tildeles de ofte numeriske og alfabetiske betegnelser.
Nøglefunktioner
Spin, elektrisk ladning og masse er blandt de vigtigste egenskaber ved enhver subatomær partikel. Da vægten af en partikel ofte er forbundet med masse, kaldes nogle af partiklerne traditionelt "tunge". Einsteins ligning (E=mc2) indikerer, at massen af en subatomær partikel direkte afhænger af dens energi og hastighed. Hvad angår den elektriske ladning, er den altid et multiplum af den grundlæggende enhed. For eksempel, hvis ladningen af en proton er +1, så er ladningen af en elektron -1. Men nogle af de subatomære partikler, såsom fotonen eller neutrinoen, har overhovedet ingen elektrisk ladning.
En vigtig egenskab er også partiklens levetid. For nylig har videnskabsmænd været overbevist om, at elektroner, fotoner samt neutrinoer og protoner er perfekt stabile, og deres levetid er næsten uendelig. Dette er dog ikke helt rigtigt. Neutronen forbliver for eksempel kun stabil, indtil den er "frigjort" fra kernen af et atom. Derefter er dens levetid i gennemsnit 15 minutter. Alle ustabile partikler gennemgår en kvante-henfaldsproces, som aldrig kan være fuldstændig forudsigelig.
Partikelforskning
Atomet blev betragtet som udeleligt, indtil dets struktur blev opdaget. For omkring et århundrede siden lavede Rutherford sine berømte eksperimenter, som bestod i at bombardere et tyndt ark med en strøm af alfapartikler. Det viste sig, at stoffets atomer praktisk t alt er tomme. Og i centrum af atomet er alt det, vi kalder atomets kerne - detomkring tusind gange mindre end selve atomet. På det tidspunkt troede videnskabsmænd, at atomet bestod af to typer partikler - kernen og elektroner.
Med tiden har videnskabsmænd et spørgsmål: hvorfor klæber protonen, elektronen og positronen sammen og bryder ikke op i forskellige retninger under indflydelse af Coulomb-kræfter? Og også for datidens videnskabsmænd forblev det uklart: hvis disse partikler er elementære, så kan der ikke ske noget med dem, og de må leve for evigt.
Med udviklingen af kvantefysikken har forskere fundet ud af, at neutronen er udsat for henfald, og samtidig ret hurtig. Det henfalder til en proton, en elektron og noget andet, der ikke kunne fanges. Sidstnævnte blev bemærket af manglen på energi. Dengang antog forskerne, at listen over elementarpartikler var udtømt, men nu ved man, at det langt fra er tilfældet. En ny partikel kaldet neutrinoen er blevet opdaget. Den bærer ingen elektrisk ladning og har en ekstrem lav masse.
Neutron
Neutron er en subatomær partikel, der har en neutral elektrisk ladning. Dens masse er næsten 2.000 gange massen af en elektron. Da neutroner tilhører klassen af neutrale partikler, interagerer de direkte med atomkerner og ikke med deres elektronskaller. Neutroner har også et magnetisk moment, der gør det muligt for forskere at udforske den mikroskopiske magnetiske struktur af stof. Neutronstråling er harmløs selv for biologiske organismer.
Subatomær partikel – proton
Forskere har fundet ud af, at disse"Materiens mursten" består af tre kvarker. Protonen er en positivt ladet partikel. Protonens masse overstiger elektronens masse 1836 gange. En proton og en elektron kombineres og danner det enkleste kemiske grundstof, brintatomet. Indtil for nylig har man troet, at protoner ikke kan ændre deres radius afhængigt af, hvilke elektroner der kredser over dem. En proton er en elektrisk ladet partikel. Ved at forbinde med en elektron bliver den til en neutron.
Electron
Elektronen blev først opdaget af den engelske fysiker J. Thomson i 1897. Denne partikel, som videnskabsmænd nu mener, er et elementært eller punktobjekt. Dette er navnet på en subatomær partikel i et atom, som ikke har sin egen struktur - ikke består af andre, mindre komponenter. I forening med en proton og en neutron danner en elektron et atom. Nu har forskerne endnu ikke fundet ud af, hvad denne partikel består af. En elektron er en partikel, der har en uendelig lille elektrisk ladning. Selve ordet "elektron" i oversættelse fra oldgræsk betyder "rav" - trods alt brugte videnskabsmænd fra Hellas rav til at undersøge fænomenerne elektricitet. Dette udtryk blev foreslået af den britiske fysiker i 1894, J. Stoney.
Hvorfor studere elementarpartikler?
Det enkleste svar på spørgsmålet om, hvorfor videnskabsmænd har brug for at vide om subatomære partikler, er: at have information om atomets indre struktur. Denne udtalelse indeholder dog kun et gran af sandhed. PÅFaktisk studerer videnskabsmænd ikke kun atomets indre struktur - hovedområdet for deres forskning er kollisionen af de mindste partikler af stof. Når disse ekstremt energifyldte partikler kolliderer med hinanden ved høje hastigheder, fødes en ny verden bogstaveligt t alt, og de fragmenter af stof, der er tilbage efter kollisionerne, hjælper med at opklare naturens mysterier, som altid har forblevet et mysterium for videnskabsmænd.
