Fysiikan maailmassa mm atomia pienemmät hiukkaset kuvaamaan pienempiä aineen rakenteita. Tässä tapauksessa atomi on osa näitä rakenteita ja ne määräävät sen ominaisuudet. Subatomisia hiukkasia voi olla monenlaisia ja niillä on suuri merkitys aineen ymmärtämisen kannalta.
Siksi aiomme omistaa tämän artikkelin kertoaksemme sinulle kaiken, mitä sinun tarvitsee tietää subatomisista hiukkasista, niiden ominaisuuksista ja olemassa olevista tyypeistä.
Mitä ovat subatomiset hiukkaset
Kautta historian ihmiset ovat tutkineet ainetta ja ehdottaneet erilaisia enemmän tai vähemmän tieteellisiä teorioita ja menetelmiä pienimmille hiukkasille, jotka muodostavat kaiken.
Kvanttiteorian, sähkökemian, ydinfysiikan ja muiden tieteenalojen kehityksen ansiosta muinaisista ajoista lähtien ehdotetut erilaiset atomimallit näyttävät olevan määriteltyjä muotoja samanaikaisesti.
Siksi, kuten me kaikki tiedämme tänään, atomi on pienin yksikkö, joka löytää aineen ja sillä on kemiallisten alkuaineiden ominaisuudet, Se koostuu hiukkasytimestä suurimmassa osassa tyhjiötä ja siihen ovat keskittyneet suurimmat hiukkaset. Prosenttiosuus sen massasta ja muista sen ympärillä pyörivistä hiukkasista (elektroneista).
Subatomisten hiukkasten kokeellinen tutkimus on työlästä, koska monet niistä ovat epävakaita ja niitä voidaan havaita vain hiukkaskiihdyttimissä. Vakaimmat niistä, kuten elektronit, protonit ja neutronit, ovat kuitenkin hyvin tunnettuja.
Tärkeimmät ominaisuudet
Protonit ja neutronit voidaan jakaa yksinkertaisempiin hiukkasiin, joita kutsutaan kvarkeiksi. Subatomiset hiukkaset luokitellaan erilaisten standardien mukaan. Esimerkiksi tunnetuimpia ja vakaimpia hiukkasia on kolmea tyyppiä: elektronit, protonit ja neutronit. Hiukkaset, jotka eroavat toisistaan varauksensa (vastaavasti negatiivinen, positiivinen ja neutraali) ja massansa perusteella tai koska elektronit ovat perusalkuaineita ja kaksi viimeistä yhdisteitä. Myös elektronit kiertävät ytimen ympäri, kun taas protonit ja neutronit muodostavat ytimen.
Toisaalta protonit ja neutronit komposiittihiukkasina, voidaan jakaa muihin hiukkasiin, joita kutsutaan kvarkeiksi, joita yhdistävät muun tyyppiset hiukkaset, joita kutsutaan gluoneiksi. Sekä kvarkit että gluonit ovat jakamattomia hiukkasia, eli alkuainehiukkasia. Kvarkkeja on kuutta tyyppiä: ylös (ylös), alas (alas), viehätys (loma), outo (outo), ylhäältä (ylivoimainen) ja alhaalta (alempi).
Samoin on fotoneja, jotka ovat subatomisia hiukkasia, jotka vastaavat sähkömagneettisesta vuorovaikutuksesta, ja neutriinoja ja mittabosoneja, jotka ovat vastuussa heikoista ydinvoimista. Lopuksi on Higgsin bosoni, vuonna 2012 löydetty hiukkanen, joka vastaa kaikkien muiden alkuainehiukkasten massasta (kaiken, mikä muodostaa maailmankaikkeuden).
Alkuainehiukkasten käyttäytyminen on haaste tieteelle. Vaikka kvanttimekaniikka ja perushiukkasten standardimalli kuvaavat tämän subatomisen maailman teoreettista kehystä yllättävän onnistuneesti, on edelleen teoria, joka voi selittää kaiken maailmankaikkeuden käyttäytymisen, joka voi yhdistää kvanttimekaniikan Einsteinin suhteellisuusteoriaan. Nykyään on olemassa joitain tällaisia teorioita, kuten merkkijonoteoria, mutta niiden pätevyyttä ei ole vielä vahvistettu kokeellisesti.
Mitä subatomisia hiukkasia tunnemme?
On tärkeää sanoa "tiedämme" eikä "olemassa", koska nykyään fyysikot jatkavat uusien asioiden löytämistä. Hiukkaskiihdyttimen ansiosta löydämme subatomisia hiukkasia, jotka tekevät atomit törmäävät toisiinsa nopeudella, joka on lähes yhtä suuri kuin valon nopeus (300.000 XNUMX kilometriä sekunnissa), kun odotamme niiden hajoavan subatomisiksi hiukkasiksi.
Heidän ansiostaan olemme löytäneet kymmeniä subatomisia hiukkasia, mutta niitä on arvioitu olevan satoja lisää. Perinteiset hiukkaset ovat protoneja, neutroneja ja elektroneja, mutta edetessämme huomaamme, että ne koostuvat muista, pienemmistä subatomisista hiukkasista. Siksi ne luokitellaan sen mukaan, ovatko ne emäksisiä subatomisia hiukkasia vai yhdistelmähiukkasia.
Komposiittiset subatomiset hiukkaset
Komposiittihiukkaset ovat ensimmäisiä löydettyjä subatomisia kokonaisuuksia. Pitkän aikaa (XNUMX-luvun puoliväliin asti teoroitiin muiden ihmisten olemassaolo) ihmiset luulivat, että he olivat ainoa olemassaolo. Nämä subatomiset hiukkaset muodostuvat kuitenkin alkuainehiukkasten liitosta, jonka näemme seuraavassa kohdassa.
Protoni
Atomi koostuu protoneista ja neutroneista koostuvasta atomiytimestä ja sen ympärillä olevasta elektronien kiertoradasta. Protoni on subatominen hiukkanen, jolla on paljon suurempi positiivinen varaus kuin elektronilla. Itse asiassa, sen laatu on 2000 kertaa korkeampi kuin hänen.
On huomattava, että protonien lukumäärä määrittää kemiallisen alkuaineen. Siksi vetyatomeissa on aina protoneja.
Neutroni
Neutronit ovat subatomisia hiukkasia, jotka muodostavat ytimen yhdessä protonien kanssa. Sen massa on hyvin samanlainen kuin protonilla, vaikka tässä tapauksessa sillä ei ole varausta. Neutronien lukumäärä ytimessä ei määritä alkuainetta (kuten protonit), mutta se määrää isotoopin, joka on enemmän tai vähemmän vakaa muunnos elementistä, joka menettää tai saa neutroneja.
Hadron
Hadronit ovat subatomisia hiukkasia, jotka koostuvat kvarkeista, ja näemme nämä alkuainehiukkaset myöhemmin. Jotta emme joutuisi liian monimutkaisiin ulottuvuuksiin, säilytetään ajatus, että nämä hiukkaset pitävät kvarkeja yhdessä, koska erittäin voimakkaita ydinvuorovaikutuksia.
Elektroni
Elektroni itsessään on jo subatominen hiukkanen, koska se voi olla olemassa atomeista riippumatta eikä muodostu muiden hiukkasten yhdistymisestä. Se on 2.000 kertaa pienempi hiukkanen kuin protoni ja sillä on negatiivinen varaus. Itse asiassa se on pienin ladattu yksikkö luonnossa.
kvarkki
Kvarkit ovat osa protoneja ja neutroneja. Nykyään tunnetaan kuusi näistä subatomisista hiukkasista, mutta yksikään niistä ei näytä olevan olemassa atomista riippumatta. Toisin sanoen kvarkit muodostavat aina protoneja ja neutroneja.
Joten nämä kaksi subatomista hiukkasta ovat olemassa sen muodostavan kvarkin tyypin perusteella. Toisin sanoen, jos muodostuu kemiallinen alkuaine tai muu kemiallinen alkuaine se riippuu kuuden kvarkin organisaatiosta. Sen olemassaolo vahvistettiin 1960-luvulla.
Boson
Bosoni on subatominen hiukkanen, joka selittää kaikkien universumin perusvuorovaikutusten luonteen gravitaatiota lukuun ottamatta. Ne ovat hiukkasia, jotka välittävät jollakin tavalla vuorovaikutusvoimaa jäljellä olevien hiukkasten välillä. Ne ovat hiukkasia, jotka kuljettavat voimaa, joka pitää protonit ja neutronit yhdessä, sähkömagneettista voimaa (joka sitoo elektroneja ytimeen saadakseen sen kiertoradalle) ja säteilyä.
Toivon, että näiden tietojen avulla voit oppia lisää subatomisista hiukkasista ja niiden ominaisuuksista.