Particulele care formează atomii pot fi imaginate în moduri diferite - de exemplu, sub formă de particule rotunde de praf. Sunt atât de mici încât fiecare astfel de grăunte de praf nu poate fi luat în considerare separat. Toată materia care se află în lumea înconjurătoare este formată din astfel de particule. Care sunt particulele care formează atomii?
Definiție
O particulă subatomică este una dintre acele „cărămizi” din care este construită întreaga lume. Aceste particule includ protoni și neutroni, care fac parte din nucleele atomice. Din această categorie aparțin și electronii care se rotesc în jurul nucleelor. Cu alte cuvinte, particulele subatomice din fizică sunt protoni, neutroni și electroni. În lumea familiară omului, de regulă, particule de alt fel nu se găsesc - trăiesc neobișnuit de scurt. Când vârsta lor se termină, se descompun în particule obișnuite.
Numărul acelor particule subatomice care trăiesc relativ scurt, astăzi este de sute. Numărul lor este atât de mare încât oamenii de știință nu le mai folosesc denumirile obișnuite. Asemenea stelelor, li se atribuie adesea denumiri numerice și alfabetice.
Funcții cheie
Spinul, sarcina electrică și masa sunt printre cele mai importante caracteristici ale oricărei particule subatomice. Deoarece greutatea unei particule este adesea asociată cu masa, unele dintre particule sunt în mod tradițional numite „grele”. Ecuația lui Einstein (E=mc2) indică faptul că masa unei particule subatomice depinde direct de energia și viteza acesteia. În ceea ce privește sarcina electrică, aceasta este întotdeauna un multiplu al unității fundamentale. De exemplu, dacă sarcina unui proton este +1, atunci sarcina unui electron este -1. Cu toate acestea, unele dintre particulele subatomice, cum ar fi fotonii sau neutrinii, nu au deloc sarcină electrică.
De asemenea, o caracteristică importantă este durata de viață a particulei. Mai recent, oamenii de știință au fost încrezători că electronii, fotonii, precum și neutrinii și protonii sunt perfect stabili, iar durata lor de viață este aproape infinită. Cu toate acestea, acest lucru nu este chiar adevărat. Neutronul, de exemplu, rămâne stabil doar până când este „eliberat” din nucleul unui atom. După aceea, durata sa de viață este în medie de 15 minute. Toate particulele instabile suferă un proces de dezintegrare cuantică care nu poate fi niciodată complet previzibil.
Cercetarea particulelor
Atomul a fost considerat indivizibil până la descoperirea structurii sale. Cu aproximativ un secol în urmă, Rutherford a făcut celebrele sale experimente, care au constat în bombardarea unei foi subțiri cu un flux de particule alfa. S-a dovedit că atomii materiei sunt practic goli. Și în centrul atomului se află tot ceea ce numim nucleul atomului - acestade aproximativ o mie de ori mai mic decât atomul însuși. La acea vreme, oamenii de știință credeau că atomul consta din două tipuri de particule - nucleul și electroni.
De-a lungul timpului, oamenii de știință au o întrebare: de ce protonul, electronul și pozitronul se lipesc împreună și nu se rup în direcții diferite sub influența forțelor Coulomb? Și, de asemenea, pentru oamenii de știință din acea vreme a rămas neclar: dacă aceste particule sunt elementare, atunci nimic nu li se poate întâmpla și trebuie să trăiască pentru totdeauna.
Odată cu dezvoltarea fizicii cuantice, cercetătorii au descoperit că neutronul este supus dezintegrarii și, în același timp, destul de rapid. Se descompune într-un proton, un electron și altceva care nu poate fi prins. Acesta din urmă a fost remarcat prin lipsa de energie. Atunci oamenii de știință au presupus că lista particulelor elementare a fost epuizată, dar acum se știe că acest lucru este departe de a fi cazul. A fost descoperită o nouă particulă numită neutrin. Nu poartă nicio sarcină electrică și are o masă extrem de scăzută.
Neutron
Neutronul este o particulă subatomică care are o sarcină electrică neutră. Masa sa este de aproape 2.000 de ori masa unui electron. Deoarece neutronii aparțin clasei de particule neutre, ei interacționează direct cu nucleele atomilor, și nu cu învelișurile lor de electroni. Neutronii au, de asemenea, un moment magnetic care le permite oamenilor de știință să exploreze structura magnetică microscopică a materiei. Radiația neutronică este inofensivă chiar și pentru organismele biologice.
Particulă subatomică – proton
Oamenii de știință au descoperit că acestea„Cărămizile materiei” sunt formate din trei quarci. Protonul este o particulă încărcată pozitiv. Masa protonului depășește masa electronului de 1836 de ori. Un proton și un electron se combină pentru a forma cel mai simplu element chimic, atomul de hidrogen. Până de curând, se credea că protonii nu își pot schimba raza în funcție de electronii care orbitează deasupra lor. Un proton este o particulă încărcată electric. Conectându-se cu un electron, acesta se transformă într-un neutron.
Electron
Electronul a fost descoperit pentru prima dată de fizicianul englez J. Thomson în 1897. Această particulă, așa cum cred acum oamenii de știință, este un obiect elementar sau punctual. Acesta este numele unei particule subatomice dintr-un atom, care nu are propria sa structură - nu constă din alte componente mai mici. În unire cu un proton și un neutron, un electron formează un atom. Acum, oamenii de știință nu și-au dat seama încă din ce constă această particulă. Un electron este o particulă care are o sarcină electrică infinitezimală. Cuvântul „electron” în traducere din greaca veche înseamnă „chihlimbar” - la urma urmei, oamenii de știință din Hellas au folosit chihlimbarul pentru a investiga fenomenele electricității. Acest termen a fost propus de fizicianul britanic în 1894, J. Stoney.
De ce să studiem particulele elementare?
Cel mai simplu răspuns la întrebarea de ce oamenii de știință trebuie să știe despre particulele subatomice este: să aibă informații despre structura internă a atomului. Cu toate acestea, această afirmație conține doar un sâmbure de adevăr. LADe fapt, oamenii de știință studiază nu doar structura internă a atomului - principalul domeniu de cercetare al lor este ciocnirea celor mai mici particule de materie. Când aceste particule extrem de energetice se ciocnesc între ele la viteze mari, o nouă lume se naște literalmente, iar fragmentele de materie rămase după ciocniri ajută la dezlegarea misterelor naturii care au rămas întotdeauna un mister pentru oamenii de știință.
