Teilchen, die kleiner als ein Atom sind

Atome stellen die kleinsten Materieteilchen mit konstanten Eigenschaften dar und werden als Grundeinheit der Materie bezeichnet. Wissenschaftler haben jedoch herausgefunden, dass Atome nicht die kleinsten Teilchen in der Natur sind. Trotz ihrer winzigen Größe existieren eine Reihe von viel kleineren Partikeln, die als subatomare Partikel bekannt sind. Tatsächlich sind es diese subatomaren Teilchen, die die Bausteine ​​unserer Welt bilden, wie Protonen, Neutronen, Elektronen und Quarks, oder sie zerstören, wie Alpha- und Betateilchen.

Das Proton wurde 1919 von Earnest Rutherford entdeckt. Dieses subatomare Teilchen befindet sich in den Atomkernen. Die Masse des Teilchens entspricht ungefähr einer Atommasse und macht zusammen mit den Neutronen des Atoms den Großteil der Gesamtmasse eines Atoms aus. Protonen haben eine positive Ladung. Die Atome jedes Elements haben eine bestimmte Anzahl von Protonen, die die Ordnungszahl der Elemente darstellen.

Das Neutron wurde 1932 von James Chadwick entdeckt. Dieses subatomare Teilchen befindet sich in den Atomkernen. Die Masse des Teilchens entspricht ungefähr einer Atommasse und macht zusammen mit den Protonen des Atoms den Großteil der Gesamtmasse des Atoms aus. Neutronen haben keine elektrische Ladung. Die Anzahl der Neutronen kann für Atome eines bestimmten Elements variieren, wobei jede Variation als Isotop bezeichnet wird.

Das Elektron war das erste identifizierte subatomare Teilchen, das 1897 von Sir John Joseph Thomson entdeckt wurde. Elektronen umkreisen den Atomkern in einer sogenannten Elektronenwolke. Die Masse des Teilchens ist winzig, etwa 1.840 Mal kleiner als die von Protonen und Neutronen. Das subatomare Teilchen hat eine negative Ladung. Elektronen sind in erster Linie für chemische Wechselwirkungen verantwortlich. Elektronen in der äußeren Umlaufbahn gehen verloren, werden gewonnen oder mit anderen Atomen geteilt und bilden chemische Bindungen.

Alphateilchen stellen die Kerne von Heliumatomen dar, die aus zwei Protonen und zwei Neutronen bestehen. Diese subatomaren Teilchen werden durch radioaktiven Alpha-Zerfall in großen, instabilen Atomen erzeugt. Diese Teilchen haben eine relativ geringe Energie und können nicht sehr tief in andere Materialien eindringen. Aufgrund ihrer Größe können Alpha-Partikel jedoch für menschliche Zellen, mit denen sie in Kontakt kommen, äußerst zerstörerisch sein.

Beta-Teilchen repräsentieren freie Elektronen oder Positronen. Positronen haben die gleiche Masse wie Elektronen, besitzen aber eine positive Ladung. Beta-Partikel werden durch radioaktiven Beta-Zerfall erzeugt. Sie haben eine relativ hohe Energie und bewegen sich mit hohen Geschwindigkeiten. Aufgrund dieser Eigenschaften können Beta-Partikel etwa 100-mal tiefer in Materialien eindringen als Alpha-Partikel.

Quarks stellen die kleinsten bekannten subatomaren Teilchen dar. Diese Bausteine ​​der Materie gelten als die neuen Elementarteilchen und ersetzen Protonen, Neutronen und Elektronen als fundamentale Teilchen des Universums. Es gibt sechs Arten, die Aromen von Quarks genannt werden: up, down, charm, strange, top und bottom. Darüber hinaus gibt es Quarks in drei Farben, die ihre Kraft repräsentieren: Rot, Blau und Grün. Up- und Down-Quarks sind die am häufigsten vorkommenden und am wenigsten massiven. Protonen bestehen aus einem Down- und zwei Up-Quarks, während Neutronen aus einem Down- und zwei Up-Quarks bestehen.