Čestice koje čine atome mogu se zamisliti na različite načine - na primjer, u obliku okruglih čestica prašine. Toliko su male da se svako takvo zrno prašine ne može razmatrati zasebno. Sva materija koja se nalazi u okolnom svijetu sastoji se od takvih čestica. Koje su čestice koje čine atome?
Definicija
Subatomska čestica je jedna od onih "cigli" od kojih je izgrađen cijeli svijet. Te čestice uključuju protone i neutrone, koji su dio atomskih jezgri. U ovu kategoriju spadaju i elektroni koji se okreću oko jezgri. Drugim riječima, subatomske čestice u fizici su protoni, neutroni i elektroni. U svijetu poznatom čovjeku, u pravilu se ne nalaze čestice druge vrste - žive neobično kratko. Kad im dob završi, raspadaju se u obične čestice.
Broj onih subatomskih čestica koje žive relativno kratko danas je u stotinama. Njihov je broj toliko velik da znanstvenici više ne koriste uobičajena imena za njih. Poput zvijezda, često im se dodjeljuju numeričke i abecedne oznake.
Ključne značajke
Spin, električni naboj i masa među najvažnijim su karakteristikama bilo koje subatomske čestice. Budući da se težina čestice često povezuje s masom, neke se čestice tradicionalno nazivaju "teškim". Einsteinova jednadžba (E=mc2) pokazuje da masa subatomske čestice izravno ovisi o njezinoj energiji i brzini. Što se tiče električnog naboja, on je uvijek višekratnik osnovne jedinice. Na primjer, ako je naboj protona +1, tada je naboj elektrona -1. Međutim, neke od subatomskih čestica, poput fotona ili neutrina, nemaju uopće električni naboj.
Također, važna karakteristika je životni vijek čestice. U novije vrijeme, znanstvenici su bili uvjereni da su elektroni, fotoni, kao i neutrini i protoni savršeno stabilni, a njihov životni vijek je gotovo beskonačan. Međutim, to nije sasvim točno. Neutron, na primjer, ostaje stabilan samo dok se ne "oslobodi" iz jezgre atoma. Nakon toga, njegov životni vijek je u prosjeku 15 minuta. Sve nestabilne čestice prolaze kroz proces kvantnog raspada koji nikada ne može biti potpuno predvidljiv.
Istraživanje čestica
Atom se smatrao nedjeljivim sve dok nije otkrivena njegova struktura. Prije otprilike jednog stoljeća, Rutherford je napravio svoje poznate eksperimente, koji su se sastojali od bombardiranja tanke ploče strujom alfa čestica. Pokazalo se da su atomi materije praktički prazni. A u središtu atoma je sve ono što nazivamo jezgrom atoma – onooko tisuću puta manji od samog atoma. U to vrijeme znanstvenici su vjerovali da se atom sastoji od dvije vrste čestica - jezgre i elektrona.
S vremenom se znanstvenici postavljaju pitanje: zašto se proton, elektron i pozitron drže zajedno i ne raspadaju se u različitim smjerovima pod utjecajem Coulombovih sila? A i za tadašnje znanstvenike ostalo je nejasno: ako su te čestice elementarne, onda im se ništa ne može dogoditi i moraju živjeti vječno.
Razvojom kvantne fizike, istraživači su otkrili da je neutron podložan raspadu, i to prilično brzo. Raspada se na proton, elektron i nešto drugo što se ne može uhvatiti. Potonje je primijetio nedostatak energije. Tada su znanstvenici pretpostavili da je popis elementarnih čestica iscrpljen, ali sada se zna da je to daleko od slučaja. Otkrivena je nova čestica nazvana neutrino. Ne nosi električni naboj i ima izuzetno malu masu.
Neutron
Neutron je subatomska čestica koja ima neutralni električni naboj. Njegova masa je gotovo 2000 puta veća od mase elektrona. Budući da neutroni pripadaju klasi neutralnih čestica, oni su u izravnoj interakciji s jezgrama atoma, a ne s njihovim elektronskim omotačima. Neutroni također imaju magnetski moment koji znanstvenicima omogućuje istraživanje mikroskopske magnetske strukture materije. Neutronsko zračenje je bezopasno čak i za biološke organizme.
Subatomska čestica – proton
Znanstvenici su otkrili da ovi"Cigle materije" sastoje se od tri kvarka. Proton je pozitivno nabijena čestica. Masa protona premašuje masu elektrona za 1836 puta. Jedan proton i jedan elektron spoje se u najjednostavniji kemijski element, atom vodika. Donedavno se vjerovalo da protoni ne mogu mijenjati svoj polumjer ovisno o tome koji elektroni kruže iznad njih. Proton je električno nabijena čestica. Povezujući se s elektronom, pretvara se u neutron.
Electron
Elektron je prvi otkrio engleski fizičar J. Thomson 1897. godine. Ova je čestica, kako znanstvenici sada vjeruju, elementarni ili točkasti objekt. Ovo je naziv subatomske čestice u atomu, koja nema vlastitu strukturu – ne sastoji se od drugih, manjih komponenti. U jedinstvu s protonom i neutronom, elektron tvori atom. Sada znanstvenici još nisu shvatili od čega se sastoji ova čestica. Elektron je čestica koja ima beskonačno mali električni naboj. Sama riječ "elektron" u prijevodu s starogrčkog znači "jantar" - uostalom, znanstvenici Helade koristili su jantar za istraživanje fenomena elektriciteta. Ovaj termin predložio je britanski fizičar 1894., J. Stoney.
Zašto proučavati elementarne čestice?
Najjednostavniji odgovor na pitanje zašto znanstvenici moraju znati o subatomskim česticama je: imati informacije o unutarnjoj strukturi atoma. Međutim, ova izjava sadrži samo zrnce istine. NAZapravo, znanstvenici proučavaju ne samo unutarnju strukturu atoma - glavno polje njihova istraživanja je sudar najsitnijih čestica materije. Kada se ove iznimno energične čestice sudare jedna s drugom velikom brzinom, doslovce se rađa novi svijet, a fragmenti materije preostali nakon sudara pomažu razotkriti misterije prirode koji su oduvijek ostali misterij za znanstvenike.
