Osakesed, mis on väiksemad kui aatom

Aatomid tähistavad kõige väiksemaid püsivate omadustega ainetükke ja neid nimetatakse aine põhiühikuks. Kuid teadlased on avastanud, et aatomid pole looduses kõige väiksemad osakesed. Hoolimata nende väiksusest, eksisteerib palju palju väiksemaid osakesi, mida nimetatakse subatomaatseteks osakesteks. Tegelikkuses moodustavad just need subatoomsed osakesed meie maailma ehituskivid, näiteks prootonid, neutronid, elektronid ja kvarkid, või hävitavad selle, näiteks alfa- ja beetaosakesed.

Prootoni avastas Earnest Rutherford 1919. aastal. See subatoomiline osake asub aatomite tuumades. Osakeste mass on võrdne ligikaudu ühe aatomimassiga ja moodustab koos aatomi neutronitega suurema osa aatomi üldmassist. Prootonitel on positiivne laeng. Iga elemendi aatomitel on kindel arv prootoneid, mis tähistavad elementide aatomnumbrit.

Neutroni avastas James Chadwick 1932. aastal. See subatoomiline osake asub aatomite tuumades. Osakeste mass on võrdne ligikaudu ühe aatomimassiga ja moodustab koos aatomi prootonitega suurema osa aatomi üldmassist. Neutronitel puudub elektrilaeng. Neutronite arv võib antud elemendi aatomite puhul olla erinev, iga variatsiooni nimetatakse isotoopiks.

Elektron oli esimene tuvastatud subatoomiline osake, mille avastas Sir John Joseph Thomson 1897. aastal. Elektronid tiirlevad ümber aatomi tuuma, mida nimetatakse elektronpilveks. Osakeste mass on väike, umbes 1840 korda väiksem kui prootonitel ja neutronitel. Subatomaalsel osakesel on negatiivne laeng. Elektroonid vastutavad peamiselt keemiliste vastasmõjude eest. Välisel orbiidil olevad elektronid kaovad, omandatakse või jagatakse teiste aatomitega, moodustades keemilisi sidemeid.

Alfaosakesed tähistavad heeliumi aatomite tuuma, mis koosnevad kahest prootonist ja kahest neutronist. Need subatoomsed osakesed tekivad radioaktiivse alfa lagunemise teel suurtes, ebastabiilsetes aatomites. Nendel osakestel on suhteliselt väike energia ja nad ei suuda teistesse materjalidesse väga sügavale tungida. Alfaosakesed võivad aga oma suuruse tõttu olla äärmiselt hävitavad inimrakkudele, millega neil õnnestub kokku puutuda.

Beetaosakesed tähistavad vabu elektrone või positroone. Positronidel on sama mass kui elektronidel, kuid neil on positiivne laeng. Beetaosakesed tekivad radioaktiivse beeta lagunemise teel. Neil on suhteliselt kõrge energia ja nad liiguvad suurel kiirusel. Nende omaduste tõttu suudavad beetaosakesed tungida materjalidesse, mis on umbes 100 korda sügavamad kui alfaosakesed.

Kvarkid esindavad väikseimaid teadaolevaid subatoomilisi osakesi. Neid aine ehitusplokke peetakse uuteks elementaarosakesteks, mis asendavad prootoneid, neutrone ja elektrone kui universumi põhiosakesi. Neid on kuus tüüpi, mida nimetatakse kvarkide maitseteks: üles, alla, võlu, kummaline, ülemine ja alumine. Lisaks on kvarkidel kolme värvi, mis tähistavad nende jõudu: punane, sinine ja roheline. Üles ja alla kvargid on kõige tavalisemad ja kõige vähem massiivsed. Prootonid koosnevad ühest allapoole ja kahest ülakvarkist, neutronid aga ühest allapoole ja kahest ülespoole.