Στον κόσμο της φυσικής, το υποατομικά σωματίδια να περιγράψει τις δομές της ύλης που είναι μικρότερες. Σε αυτή την περίπτωση, το άτομο είναι μέρος αυτών των δομών και είναι αυτές που καθορίζουν τις ιδιότητές του. Τα υποατομικά σωματίδια μπορεί να είναι πολλών τύπων και έχουν μεγάλη σημασία για την κατανόηση της ύλης.
Επομένως, θα αφιερώσουμε αυτό το άρθρο για να σας πούμε όλα όσα πρέπει να γνωρίζετε για τα υποατομικά σωματίδια, τα χαρακτηριστικά τους και τους τύπους που υπάρχουν.
Τι είναι τα υποατομικά σωματίδια
Σε όλη την ιστορία, οι άνθρωποι μελετούσαν την ύλη και έχουν προτείνει διάφορες περισσότερο ή λιγότερο επιστημονικές θεωρίες και μεθόδους για τα μικρότερα σωματίδια που αποτελούν τα πάντα.
Λόγω της ανάπτυξης της κβαντικής θεωρίας, της ηλεκτροχημείας, της πυρηνικής φυσικής και άλλων επιστημονικών κλάδων, τα διαφορετικά ατομικά μοντέλα που προτάθηκαν από την αρχαιότητα φαίνεται να είναι καθορισμένες μορφές ταυτόχρονα.
Ως εκ τούτου, όπως όλοι γνωρίζουμε σήμερα, το άτομο είναι η μικρότερη μονάδα για την ανακάλυψη της ύλης και έχει τα χαρακτηριστικά των χημικών στοιχείων, Αποτελείται από έναν πυρήνα σωματιδίων στο μεγαλύτερο μέρος του κενού και σε αυτόν συγκεντρώνονται τα μεγαλύτερα σωματίδια. Το ποσοστό της μάζας του και των άλλων σωματιδίων (ηλεκτρόνια) που περιστρέφονται γύρω του.
Η πειραματική έρευνα για τα υποατομικά σωματίδια είναι επίπονη, επειδή πολλά από αυτά είναι ασταθή και μπορούν να παρατηρηθούν μόνο σε επιταχυντές σωματιδίων. Ωστόσο, τα πιο σταθερά, όπως τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και τα νετρόνια, είναι γνωστά.
Κύρια χαρακτηριστικά
Τα πρωτόνια και τα νετρόνια μπορούν να υποδιαιρεθούν σε απλούστερα σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ. Τα υποατομικά σωματίδια ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα πρότυπα. Για παράδειγμα, τα πιο διάσημα και σταθερά σωματίδια είναι τριών τύπων: ηλεκτρόνια, πρωτόνια και νετρόνια. Σωματίδια που διαφέρουν μεταξύ τους ως προς το φορτίο τους (αρνητικό, θετικό και ουδέτερο, αντίστοιχα) και τη μάζα τους ή επειδή τα ηλεκτρόνια είναι βασικά στοιχεία και τα δύο τελευταία είναι ενώσεις. Επίσης, τα ηλεκτρόνια περιφέρονται γύρω από τον πυρήνα, ενώ τα πρωτόνια και τα νετρόνια αποτελούν τον πυρήνα.
Από την άλλη πλευρά, τα πρωτόνια και τα νετρόνια, ως σύνθετα σωματίδια, μπορεί να υποδιαιρεθεί σε άλλα σωματίδια που ονομάζονται κουάρκ, τα οποία συνδέονται με άλλους τύπους σωματιδίων που ονομάζονται γκλουόνια. Και τα κουάρκ και τα γκλουόνια είναι αδιαίρετα σωματίδια, δηλαδή στοιχειώδη σωματίδια. Υπάρχουν έξι τύποι κουάρκ: πάνω (πάνω), κάτω (κάτω), γοητεία (γοητεία), περίεργα (παράξενα), πάνω (ανώτερα) και κάτω (κατώτερα).
Ομοίως, υπάρχουν φωτόνια, τα οποία είναι υποατομικά σωματίδια υπεύθυνα για την ηλεκτρομαγνητική αλληλεπίδραση, και νετρίνα και μποζόνια μετρητή, που είναι υπεύθυνα για ασθενείς πυρηνικές δυνάμεις. Τέλος, υπάρχει το μποζόνιο Higgs, ένα σωματίδιο που ανακαλύφθηκε το 2012, το οποίο είναι υπεύθυνο για τη μάζα όλων των άλλων στοιχειωδών σωματιδίων (όλα αυτά που αποτελούν το σύμπαν).
Η συμπεριφορά των στοιχειωδών σωματιδίων αποτελεί πρόκληση για την επιστήμη. Αν και η κβαντική μηχανική και το τυπικό μοντέλο των στοιχειωδών σωματιδίων περιγράφουν το θεωρητικό πλαίσιο αυτού του υποατομικού κόσμου με εκπληκτικά επιτυχημένο τρόπο, υπάρχει ακόμα μια θεωρία που μπορεί να εξηγήσει όλη τη συμπεριφορά του σύμπαντος, που μπορεί να συνδέσει την κβαντομηχανική με τη θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν. Υπάρχουν ορισμένες θεωρίες αυτού του τύπου σήμερα, όπως η θεωρία χορδών, αλλά η εγκυρότητά τους δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί πειραματικά.
Ποια υποατομικά σωματίδια γνωρίζουμε
Είναι σημαντικό να πούμε «ξέρουμε» παρά «υπάρχουμε», γιατί σήμερα οι φυσικοί συνεχίζουν να ανακαλύπτουν νέα πράγματα. Χάρη στον επιταχυντή σωματιδίων, ανακαλύπτουμε υποατομικά σωματίδια, τα οποία δημιουργούν τα άτομα συγκρούονται μεταξύ τους με ταχύτητα σχεδόν ίση με την ταχύτητα του φωτός (300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο) όσο περιμένουμε να αποσυντεθούν σε αυτά τα υποατομικά σωματίδια.
Χάρη σε αυτά, έχουμε ανακαλύψει δεκάδες υποατομικά σωματίδια, αλλά υπολογίζεται ότι υπάρχουν εκατοντάδες άλλα για να ανακαλύψουμε. Τα παραδοσιακά σωματίδια είναι πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια, αλλά καθώς προχωράμε, ανακαλύπτουμε ότι αποτελούνται από άλλα, μικρότερα υποατομικά σωματίδια. Επομένως, ταξινομούνται ανάλογα με το αν είναι βασικά υποατομικά σωματίδια ή σύνθετα υποατομικά σωματίδια.
Σύνθετα υποατομικά σωματίδια
Τα σύνθετα σωματίδια είναι οι πρώτες υποατομικές οντότητες που ανακαλύφθηκαν. Για πολύ καιρό (μέχρι τα μέσα του XNUMXου αιώνα θεωρητικοποιούνταν η ύπαρξη άλλων ανθρώπων), οι άνθρωποι νόμιζαν ότι ήταν η μόνη ύπαρξη. Ωστόσο, αυτά τα υποατομικά σωματίδια σχηματίζονται από την ένωση στοιχειωδών σωματιδίων που θα δούμε στο επόμενο σημείο.
Πρωτόνιο
Ένα άτομο αποτελείται από έναν ατομικό πυρήνα που αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια και μια τροχιά ηλεκτρονίων γύρω του. Το πρωτόνιο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο με πολύ μεγαλύτερο θετικό φορτίο από ένα ηλεκτρόνιο. Στην πραγματικότητα, η ποιότητά του είναι 2000 φορές υψηλότερη από τη δική του.
Πρέπει να σημειωθεί ότι ο αριθμός των πρωτονίων καθορίζει το χημικό στοιχείο. Επομένως, τα άτομα υδρογόνου έχουν πάντα πρωτόνια.
Νετρόνιο
Τα νετρόνια είναι υποατομικά σωματίδια που αποτελούν τον πυρήνα μαζί με τα πρωτόνια. Η μάζα του μοιάζει πολύ με αυτή ενός πρωτονίου, αν και σε αυτή την περίπτωση δεν έχει φορτίο. Ο αριθμός των νετρονίων στον πυρήνα δεν καθορίζει το στοιχείο (όπως και τα πρωτόνια), αλλά καθορίζει το ισότοπο, το οποίο είναι μια περισσότερο ή λιγότερο σταθερή παραλλαγή ενός στοιχείου που χάνει ή κερδίζει νετρόνια.
Αδρόνιο
Τα αδρόνια είναι υποατομικά σωματίδια που αποτελούνται από κουάρκ, και αυτά τα στοιχειώδη σωματίδια θα τα δούμε αργότερα. Για να μην μπούμε σε υπερβολικά πολύπλοκα βασίλεια, ας διατηρήσουμε την ιδέα ότι αυτά τα σωματίδια συγκρατούν τα κουάρκ μαζί λόγω πολύ ισχυρές πυρηνικές αλληλεπιδράσεις.
Ηλεκτρόνιο
Το ίδιο το ηλεκτρόνιο είναι ήδη ένα υποατομικό σωματίδιο, γιατί μπορεί να υπάρχει ανεξάρτητα από τα άτομα και δεν σχηματίζεται από την ένωση άλλων σωματιδίων. Είναι ένα σωματίδιο 2.000 φορές μικρότερο από ένα πρωτόνιο και έχει αρνητικό φορτίο. Στην πραγματικότητα, είναι η μικρότερη φορτισμένη μονάδα στη φύση.
Quark
Τα κουάρκ είναι μέρος των πρωτονίων και των νετρονίων. Σήμερα, έξι από αυτά τα υποατομικά σωματίδια είναι γνωστά, αλλά κανένα από αυτά δεν φαίνεται να υπάρχει ανεξάρτητα από το άτομο. Με άλλα λόγια, τα κουάρκ σχηματίζουν πάντα πρωτόνια και νετρόνια.
Αυτά λοιπόν τα δύο υποατομικά σωματίδια υπάρχουν με βάση τον τύπο του κουάρκ που το συνθέτει. Με άλλα λόγια, εάν σχηματιστεί ένα χημικό στοιχείο ή άλλο χημικό στοιχείο εξαρτάται από την οργάνωση των έξι κουάρκ. Η ύπαρξή του επιβεβαιώθηκε τη δεκαετία του 1960.
Μποζόνιο
Το μποζόνιο είναι ένα υποατομικό σωματίδιο που εξηγεί τη φύση όλων των βασικών αλληλεπιδράσεων στο σύμπαν, εκτός από τη βαρύτητα. Είναι σωματίδια που μεταδίδουν τη δύναμη της αλληλεπίδρασης μεταξύ των υπολοίπων σωματιδίων με κάποιο τρόπο. Είναι σωματίδια που φέρουν τη δύναμη που συγκρατεί τα πρωτόνια και τα νετρόνια μαζί, την ηλεκτρομαγνητική δύναμη (που δεσμεύει τα ηλεκτρόνια στον πυρήνα για να τον κάνει σε τροχιά) και την ακτινοβολία.
Ελπίζω ότι με αυτές τις πληροφορίες μπορείτε να μάθετε περισσότερα για τα υποατομικά σωματίδια και τα χαρακτηριστικά τους.