Deeltjes waaruit atomen bestaan, kunnen op verschillende manieren worden voorgesteld, bijvoorbeeld in de vorm van ronde stofdeeltjes. Ze zijn zo klein dat elke stofkorrel niet afzonderlijk kan worden beschouwd. Alle materie in de omringende wereld bestaat uit zulke deeltjes. Uit welke deeltjes bestaan atomen?
Definitie
Een subatomair deeltje is een van die 'stenen' waaruit de hele wereld is opgebouwd. Deze deeltjes omvatten protonen en neutronen, die deel uitmaken van atoomkernen. Elektronen die rond kernen draaien, behoren ook tot deze categorie. Met andere woorden, subatomaire deeltjes in de natuurkunde zijn protonen, neutronen en elektronen. In de wereld die de mens kent, worden in de regel geen deeltjes van een andere soort gevonden - ze leven ongewoon kort. Wanneer hun leeftijd eindigt, vervallen ze tot gewone deeltjes.
Het aantal van die subatomaire deeltjes die relatief kort leven, loopt tegenwoordig in de honderden. Hun aantal is zo groot dat wetenschappers niet langer de gebruikelijke namen voor hen gebruiken. Net als sterren krijgen ze vaak numerieke en alfabetische aanduidingen.
Belangrijkste kenmerken
Spin, elektrische lading en massa behoren tot de belangrijkste kenmerken van elk subatomair deeltje. Omdat het gewicht van een deeltje vaak wordt geassocieerd met massa, worden sommige deeltjes traditioneel "zwaar" genoemd. De vergelijking van Einstein (E=mc2) geeft aan dat de massa van een subatomair deeltje direct afhangt van zijn energie en snelheid. Wat betreft de elektrische lading, deze is altijd een veelvoud van de fundamentele eenheid. Als de lading van een proton bijvoorbeeld +1 is, dan is de lading van een elektron -1. Sommige subatomaire deeltjes, zoals het foton of neutrino, hebben echter helemaal geen elektrische lading.
Een belangrijk kenmerk is ook de levensduur van het deeltje. Meer recentelijk zijn wetenschappers ervan overtuigd dat elektronen, fotonen, evenals neutrino's en protonen perfect stabiel zijn en dat hun levensduur bijna oneindig is. Dit is echter niet helemaal waar. Het neutron blijft bijvoorbeeld alleen stabiel totdat het wordt "bevrijd" uit de kern van een atoom. Daarna is de levensduur gemiddeld 15 minuten. Alle onstabiele deeltjes ondergaan een kwantumvervalproces dat nooit volledig voorspelbaar kan zijn.
Deeltjesonderzoek
Het atoom werd als ondeelbaar beschouwd totdat zijn structuur werd ontdekt. Ongeveer een eeuw geleden deed Rutherford zijn beroemde experimenten, die bestonden uit het bombarderen van een dunne plaat met een stroom alfadeeltjes. Het bleek dat de atomen van materie praktisch leeg zijn. En in het centrum van het atoom is alles wat we de kern van het atoom noemen - itongeveer duizend keer kleiner dan het atoom zelf. In die tijd geloofden wetenschappers dat het atoom uit twee soorten deeltjes bestond: de kern en elektronen.
Na verloop van tijd hebben wetenschappers een vraag: waarom plakken het proton, het elektron en het positron aan elkaar en vallen ze niet in verschillende richtingen uiteen onder invloed van Coulomb-krachten? En ook voor de wetenschappers van die tijd bleef het onduidelijk: als deze deeltjes elementair zijn, dan kan er niets met ze gebeuren en moeten ze eeuwig leven.
Met de ontwikkeling van de kwantumfysica hebben onderzoekers ontdekt dat het neutron onderhevig is aan verval, en tegelijkertijd behoorlijk snel. Het verv alt in een proton, een elektron en iets anders dat niet kon worden opgevangen. Dat laatste viel op door het gebrek aan energie. Toen gingen wetenschappers ervan uit dat de lijst van elementaire deeltjes was uitgeput, maar nu is bekend dat dit verre van het geval is. Een nieuw deeltje genaamd het neutrino is ontdekt. Het draagt geen elektrische lading en heeft een extreem lage massa.
Neutron
Neutron is een subatomair deeltje dat een neutrale elektrische lading heeft. Zijn massa is bijna 2000 keer de massa van een elektron. Omdat neutronen tot de klasse van neutrale deeltjes behoren, interageren ze rechtstreeks met de kernen van atomen, en niet met hun elektronenschillen. Neutronen hebben ook een magnetisch moment waarmee wetenschappers de microscopische magnetische structuur van materie kunnen onderzoeken. Neutronenstraling is zelfs onschadelijk voor biologische organismen.
Subatomair deeltje – proton
Wetenschappers hebben ontdekt dat dezeDe "stenen van de materie" bestaan uit drie quarks. Het proton is een positief geladen deeltje. De massa van het proton is 1836 keer groter dan de massa van het elektron. Eén proton en één elektron vormen samen het eenvoudigste chemische element, het waterstofatoom. Tot voor kort werd aangenomen dat protonen hun straal niet kunnen veranderen, afhankelijk van de elektronen die erboven draaien. Een proton is een elektrisch geladen deeltje. Door verbinding te maken met een elektron, verandert het in een neutron.
Elektronen
Het elektron werd voor het eerst ontdekt door de Engelse natuurkundige J. Thomson in 1897. Dit deeltje is, zoals wetenschappers nu geloven, een elementair of puntobject. Dit is de naam van een subatomair deeltje in een atoom, dat geen eigen structuur heeft - niet uit andere, kleinere componenten bestaat. In vereniging met een proton en een neutron vormt een elektron een atoom. Nu zijn wetenschappers er nog niet achter waaruit dit deeltje bestaat. Een elektron is een deeltje met een oneindig kleine elektrische lading. Het woord "elektron" in vertaling uit het oud-Grieks betekent "barnsteen" - wetenschappers van Hellas gebruikten tenslotte barnsteen om de verschijnselen van elektriciteit te onderzoeken. Deze term werd in 1894 voorgesteld door de Britse natuurkundige J. Stoney.
Waarom elementaire deeltjes bestuderen?
Het eenvoudigste antwoord op de vraag waarom wetenschappers iets over subatomaire deeltjes moeten weten, is: informatie hebben over de interne structuur van het atoom. Deze verklaring bevat echter slechts een kern van waarheid. BIJIn feite bestuderen wetenschappers niet alleen de interne structuur van het atoom - het belangrijkste gebied van hun onderzoek is de botsing van de kleinste materiedeeltjes. Wanneer deze extreem energetische deeltjes met hoge snelheden op elkaar botsen, wordt letterlijk een nieuwe wereld geboren, en de fragmenten van de materie die na de botsingen achterblijven, helpen de mysteries van de natuur te ontrafelen die altijd een mysterie zijn gebleven voor wetenschappers.
