Hvad er de mindste partikler af et element?

Et element er et stof, der fuldstændigt består af et atom. Således er det periodiske system af elementer effektivt en liste over alle kendte typer af atomer. Imidlertid er selve atomet ikke den mindste kendte partikel, men i stedet består hvert atom af tre individuelle dele: elektroner, protoner og neutroner. Desuden består protoner og neutroner af endnu mindre dele kaldet kvarker.

Elektroner er grundlæggende partikler, hvilket betyder, at ingen partikler vides at udgøre en elektron. Elektroner er det, der giver et atom af et element dets ladning; du kan ændre antallet af elektroner for at gøre det til en positivt eller negativt ladet version af det samme atom. Et neutralt ladet atom vil have den samme mængde elektroner som protoner. Elektroner findes i orbitaler, der omgiver atomernes kerne, og det er i disse orbitaler, at elektroner kan binde sig til andre atomer for at danne forbindelser.

Protoner er det afgørende kendetegn ved et grundstofs atom; antallet af protoner er det, der giver atomet dets masse (elektroner har en ubetydelig mængde masse sammenlignet med protoner). Elementerne klassificeres således efter antallet af protoner, dets atomer har og er organiseret på en sådan måde i det periodiske system (fx et hydrogenatom har en proton, et carbonatom har seks osv.). Protoner findes i atomens kerne.

Neutroner er omtrent lige så massive som protoner og findes i atomens kerne sammen med protoner. Mens protoner har en positiv ladning, og elektroner har en negativ ladning, har neutroner ingen ladning. Meget hvordan ændring af antallet af elektroner ikke ændrer selve elementet, ændring af mængden af ​​neutroner holder relativt den samme type element, men skaber en isotop. Isotoper kan være ustabile, og når de henfalder, frigiver de energi i form af stråling.

Elektroner er grundlæggende partikler; protoner og neutroner består imidlertid af et andet sæt grundlæggende partikler kendt som kvarker. Opdaget i 1961 er kvarker de mindste kendte partikler i fysikken, og der er seks typer (op, ned, charme, mærkelig, bund og top). Tre kvarker kombineres sammen for at danne baryoner, som inkluderer protoner og neutroner. En kvark kan også kombineres i et par med et antikvark for at danne et meson, men denne type stof er ekstremt ustabil og varer kun i en brøkdel af en millisekund.