Čestice koje čine atome mogu se zamisliti na različite načine - na primjer, u obliku okruglih čestica prašine. Oni su toliko mali da se svako takvo zrno prašine ne može posmatrati 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. Ove čestice uključuju protone i neutrone, koji su dio atomskih jezgara. U ovu kategoriju spadaju i elektroni koji se okreću oko jezgara. Drugim riječima, subatomske čestice u fizici su protoni, neutroni i elektroni. U svijetu poznatom čovjeku, u pravilu se ne nalaze čestice druge vrste - one žive neobično kratko. Kada im se starost završi, oni se raspadaju u obične čestice.
Broj onih subatomskih čestica koje žive relativno kratko, danas je u stotinama. Njihov broj je toliko velik da naučnici više ne koriste uobičajena imena za njih. Poput zvijezda, često im se dodjeljuju numeričke i abecedne oznake.
Ključne karakteristike
Spin, električni naboj i masa su među najvažnijim karakteristikama bilo koje subatomske čestice. Budući da se težina čestice često povezuje s masom, neke od čestica se tradicionalno nazivaju "teškim". Ajnštajnova jednačina (E=mc2) pokazuje da masa subatomske čestice direktno zavisi od njene energije i brzine. 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, kao što su foton ili neutrino, nemaju nikakav električni naboj.
Takođe, važna karakteristika je životni vijek čestice. U novije vrijeme, naučnici 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 tačno. Neutron, na primjer, ostaje stabilan samo dok se ne "oslobodi" iz jezgra atoma. Nakon toga, njegov vijek trajanja 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 čuvene eksperimente, koji su se sastojali u bombardiranju tankog sloja mlazom alfa čestica. Pokazalo se da su atomi materije praktično prazni. A u središtu atoma je sve ono što nazivamo jezgrom atoma – onooko hiljadu puta manji od samog atoma. U to vrijeme, naučnici su vjerovali da se atom sastoji od dvije vrste čestica - jezgra i elektrona.
S vremenom, naučnici imaju pitanje: zašto se proton, elektron i pozitron drže zajedno i ne raspadaju se u različitim smjerovima pod utjecajem Kulombovih sila? I za tadašnje naučnike ostalo je nejasno: ako su ove 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 uočeno po manjku energije. Tada su naučnici pretpostavili da je lista elementarnih čestica iscrpljena, ali sada se zna da je to daleko od slučaja. Otkrivena je nova čestica koja se zove neutrino. Ne nosi električni naboj i ima izuzetno malu masu.
Neutron
Neutron je subatomska čestica koja ima neutralni električni naboj. Njegova masa je skoro 2000 puta veća od mase elektrona. Budući da neutroni pripadaju klasi neutralnih čestica, oni direktno stupaju u interakciju s jezgrima atoma, a ne s njihovim elektronskim omotačem. Neutroni takođe imaju magnetni moment koji omogućava naučnicima da istraže mikroskopsku magnetnu strukturu materije. Neutronsko zračenje je bezopasno čak i za biološke organizme.
Subatomska čestica – proton
Naučnici su otkrili da ovi"Cigle materije" se sastoje od tri kvarka. Proton je pozitivno nabijena čestica. Masa protona je veća od mase elektrona za 1836 puta. Jedan proton i jedan elektron se kombinuju i formiraju najjednostavniji hemijski element, atom vodika. Donedavno se vjerovalo da protoni ne mogu promijeniti svoj polumjer u zavisnosti od toga koji elektroni kruže iznad njih. Proton je električno nabijena čestica. Povezujući se sa elektronom, pretvara se u neutron.
Electron
Elektron je prvi otkrio engleski fizičar J. Thomson 1897. godine. Ova čestica je, kako naučnici sada vjeruju, elementarni ili tačkasti objekt. Ovo je naziv subatomske čestice u atomu, koja nema vlastitu strukturu - ne sastoji se od drugih, manjih komponenti. U jedinstvu sa protonom i neutronom, elektron formira atom. Sada naučnici još nisu shvatili od čega se sastoji ova čestica. Elektron je čestica koja ima beskonačno mali električni naboj. Sama riječ "elektron" u prijevodu sa starogrčkog znači "ćilibar" - na kraju krajeva, naučnici Helade koristili su ćilibar za istraživanje fenomena elektriciteta. Ovaj termin je predložio britanski fizičar 1894., J. Stoney.
Zašto proučavati elementarne čestice?
Najjednostavniji odgovor na pitanje zašto naučnici moraju da znaju o subatomskim česticama je: da imaju informacije o unutrašnjoj strukturi atoma. Međutim, ova izjava sadrži samo zrnce istine. ATZapravo, naučnici proučavaju ne samo unutrašnju strukturu atoma - glavno polje njihovog istraživanja je sudar najsitnijih čestica materije. Kada se ove izuzetno energične čestice sudaraju jedna s drugom velikom brzinom, bukvalno se rađa novi svijet, a fragmenti materije preostali nakon sudara pomažu u razotkrivanju misterija prirode koje su oduvijek ostale misterija za naučnike.
