חלקיקים תת - אטומיים

בעולם הפיזיקה, ה חלקיקים תת - אטומיים לתאר את מבני החומר הקטנים יותר. במקרה זה, האטום הוא חלק מהמבנים הללו והם אלו שקובעים את תכונותיו. חלקיקים תת-אטומיים יכולים להיות מסוגים רבים ובעלי חשיבות רבה להבנת החומר.

לכן, אנחנו הולכים להקדיש את המאמר הזה כדי לספר לכם את כל מה שאתם צריכים לדעת על חלקיקים תת-אטומיים, המאפיינים שלהם והסוגים שיש.

מהם חלקיקים תת-אטומיים

לאורך ההיסטוריה, בני האדם חקרו חומר והציעו תיאוריות ושיטות שונות פחות או יותר מדעיות לחלקיקים הקטנים ביותר שמרכיבים הכל.

בשל התפתחות תורת הקוונטים, אלקטרוכימיה, פיזיקה גרעינית ודיסציפלינות אחרות, המודלים האטומיים השונים שהוצעו מאז ימי קדם נראים כצורות מוגדרות בו-זמנית.

לכן, כפי שכולנו יודעים היום, האטום הוא היחידה הקטנה ביותר לגילוי חומר ויש לו מאפיינים של יסודות כימיים, הוא מורכב מגרעין של חלקיקים ברוב הוואקום ובו מרוכזים החלקיקים הגדולים ביותר. אחוז המסה שלו ושאר חלקיקים (אלקטרונים) שמסתובבים סביבו.

מחקר ניסיוני על חלקיקים תת-אטומיים הוא מפרך, מכיוון שרבים מהם אינם יציבים וניתן לצפות בהם רק במאיצי חלקיקים. עם זאת, היציבים ביותר, כגון אלקטרונים, פרוטונים ונייטרונים, ידועים היטב.

תכונות עיקריות

ניתן לחלק פרוטונים וניוטרונים לחלקיקים פשוטים יותר הנקראים קווארקים. חלקיקים תת-אטומיים מסווגים לפי תקנים שונים. לדוגמה, החלקיקים המפורסמים והיציבים ביותר הם משלושה סוגים: אלקטרונים, פרוטונים ונויטרונים. חלקיקים הנבדלים זה מזה במטען שלהם (שלילי, חיובי ונייטרלי, בהתאמה) ובמסה שלהם, או בגלל שהאלקטרונים הם יסודות בסיסיים ושני האחרונים הם תרכובות. כמו כן, אלקטרונים מסתובבים סביב הגרעין, בעוד שהפרוטונים והנייטרונים מרכיבים את הגרעין.

מצד שני, פרוטונים וניוטרונים, כחלקיקים מרוכבים, ניתן לחלק לחלקיקים אחרים הנקראים קווארקים, המחוברים על ידי סוגים אחרים של חלקיקים הנקראים גלוונים. גם קווארקים וגם גלוונים הם חלקיקים בלתי ניתנים לחלוקה, כלומר חלקיקים יסודיים. ישנם שישה סוגים של קווארקים: למעלה (למעלה), למטה (למטה), קסם (קסם), מוזר (מוזר), למעלה (עליון) ולמטה (נחות).

באופן דומה, ישנם פוטונים, שהם חלקיקים תת-אטומיים האחראים על אינטראקציה אלקטרומגנטית, וניטרינו ובוזונים של מד, שאחראים על כוחות גרעיניים חלשים. לבסוף, ישנו בוזון היגס, חלקיק שהתגלה ב-2012, שאחראי למסה של כל שאר החלקיקים היסודיים (כל מה שמרכיב את היקום).

התנהגותם של חלקיקים יסודיים היא אתגר למדע. למרות שמכניקת הקוונטים והמודל הסטנדרטי של חלקיקים אלמנטריים מתארים את המסגרת התיאורטית של העולם התת-אטומי הזה בצורה מוצלחת באופן מפתיע, עדיין יש תיאוריה שיכולה להסביר את כל ההתנהגות של היקום, שיכול לחבר את מכניקת הקוונטים עם תורת היחסות של איינשטיין. ישנן כמה תיאוריות מסוג זה כיום, כמו תורת המיתרים, אך תקפותן טרם אושרה בניסוי.

אילו חלקיקים תת-אטומיים אנו יודעים

חשוב לומר "אנחנו יודעים" ולא "קיימים", כי היום פיזיקאים ממשיכים לגלות דברים חדשים. הודות למאיץ החלקיקים, אנו מגלים חלקיקים תת-אטומיים, אשר יוצרים אטומים מתנגשים זה בזה במהירות כמעט שווה למהירות האור (300.000 קילומטרים לשנייה) בזמן שאנו מחכים שהם יתפרקו לחלקיקים תת-אטומיים הללו.

בזכותם גילינו עשרות חלקיקים תת-אטומיים, אך ההערכה היא שיש עוד מאות לגלות. חלקיקים מסורתיים הם פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים, אך ככל שאנו מתקדמים, אנו מגלים שהם מורכבים מחלקיקים תת-אטומיים אחרים, קטנים יותר. לכן, הם מסווגים לפי אם הם חלקיקים תת-אטומיים בסיסיים או חלקיקים תת-אטומיים מרוכבים.

חלקיקים תת-אטומיים מרוכבים

חלקיקים מרוכבים הם הישויות התת-אטומיות הראשונות שהתגלו. במשך זמן רב (עד אמצע המאה ה-XNUMX, קיומם של אנשים אחרים היה תיאורטי), אנשים חשבו שהם הקיום היחיד. עם זאת, חלקיקים תת-אטומיים אלו נוצרים על ידי איחוד של חלקיקים אלמנטריים שנראה בנקודה הבאה.

פרוטון

אטום מורכב מגרעין אטום המורכב מפרוטונים ונייטרונים ומסלול של אלקטרונים סביבו. פרוטון הוא חלקיק תת-אטומי בעל מטען חיובי גדול בהרבה מאלקטרון. למעשה, האיכות שלו גבוהה פי 2000 משלו.

יש לציין שמספר הפרוטונים קובע את היסוד הכימי. לכן, לאטומי מימן יש תמיד פרוטונים.

נֵיטרוֹן

ניוטרונים הם חלקיקים תת-אטומיים המרכיבים את הגרעין יחד עם פרוטונים. המסה שלו דומה מאוד לזו של פרוטון, אם כי במקרה זה אין לו מטען. מספר הנייטרונים בגרעין אינו קובע את היסוד (כמו גם הפרוטונים), אך הוא כן קובע את האיזוטופ, שהוא גרסה פחות או יותר יציבה של יסוד שמאבד או צובר נויטרונים.

הדרון

האדרונים הם חלקיקים תת-אטומיים המורכבים מקווארקים, ונראה את החלקיקים היסודיים הללו בהמשך. כדי לא להיכנס למחוזות מורכבים מדי, הבה נשמור על הרעיון שחלקיקים אלו מחזיקים את הקווארקים יחד עקב אינטראקציות גרעיניות חזקות מאוד.

אלקטרונים

האלקטרון עצמו הוא כבר חלקיק תת-אטומי, מכיוון שהוא יכול להתקיים ללא תלות באטומים ואינו נוצר מאיחוד של חלקיקים אחרים. זהו חלקיק קטן פי 2.000 מפרוטון ויש לו מטען שלילי. למעשה, זוהי היחידה הטעונה הקטנה ביותר בטבע.

קווארק

קווארקים הם חלק מפרוטונים ונויטרונים. כיום ידועים שישה מהחלקיקים התת-אטומיים הללו, אך נראה שאף אחד מהם אינו קיים ללא תלות באטום. במילים אחרות, קווארקים תמיד יוצרים פרוטונים וניוטרונים.

אז שני החלקיקים התת-אטומיים האלה קיימים על סמך סוג הקווארק שמרכיב אותו. במילים אחרות, אם נוצר יסוד כימי או יסוד כימי אחר זה תלוי בארגון של ששת הקווארקים. קיומו אושר בשנות ה-1960.

בוסון

בוזון הוא חלקיק תת-אטומי המסביר את טבען של כל האינטראקציות הבסיסיות ביקום, מלבד כוח הכבידה. הם חלקיקים המעבירים את כוח האינטראקציה בין החלקיקים הנותרים בדרך כלשהי. הם חלקיקים הנושאים את הכוח המחזיק פרוטונים וניטרונים יחד, הכוח האלקטרומגנטי (שקושר אלקטרונים לגרעין כדי להקיף אותו) וקרינה.

אני מקווה שבעזרת המידע הזה תוכלו ללמוד עוד על חלקיקים תת-אטומיים ומאפיינים שלהם.