Hiukkaset, jotka ovat pienempiä kuin atomi

Atomit edustavat pienimpiä aineosia, joilla on vakio-ominaisuudet, ja niitä kutsutaan aineen perusyksiköksi. Tutkijat ovat kuitenkin havainneet, että atomit eivät ole pienimpiä hiukkasia luonnossa. Pienestä koostaan ​​huolimatta on olemassa paljon paljon pienempiä hiukkasia, jotka tunnetaan subatomisina hiukkasina. Tosiasiassa juuri nämä subatomiset hiukkaset muodostavat maailmamme rakennuspalikat, kuten protonit, neutronit, elektronit ja kvarkit, tai tuhoavat sen, kuten alfa- ja beeta-hiukkaset.

Protonin löysi Earnest Rutherford vuonna 1919. Tämä subatominen hiukkanen sijaitsee atomien ytimissä. Hiukkasen massa on suunnilleen yhtä atomimassaa, ja se muodostaa atomin neutronien ohella suurimman osan atomin kokonaismassasta. Protoneilla on positiivinen varaus. Jokaisen elementin atomilla on tietty määrä protoneja, jotka edustavat alkioiden atomilukua.

Neutronin löysi James Chadwick vuonna 1932. Tämä subatominen hiukkanen sijaitsee atomien ytimissä. Hiukkasen massa on suunnilleen yhtä atomimassaa, ja se muodostaa atomin protonien kanssa suurimman osan atomin kokonaismassasta. Neutroneilla ei ole sähkövarausta. Neutronien määrä voi vaihdella tietyn elementin atomien kohdalla, kutakin variaatiota kutsutaan isotoopiksi.

Elektroni oli ensimmäinen tunnistettu subatominen hiukkanen, jonka Sir John Joseph Thomson löysi vuonna 1897. Elektronit kiertävät atomin ytimen ympärillä, mitä kutsutaan elektronipilveksi. Hiukkasen massa on pieni, noin 1840 kertaa pienempi kuin protonit ja neutronit. Subatomisella hiukkasella on negatiivinen varaus. Elektronit ovat ensisijaisesti vastuussa kemiallisista vuorovaikutuksista. Ulkoisella kiertoradalla olevat elektronit menetetään, saadaan tai jaetaan muiden atomien kanssa muodostaen kemiallisia sidoksia.

Alfa-hiukkaset edustavat heliumatomien ytimiä, jotka koostuvat kahdesta protonista ja kahdesta neutronista. Nämä subatomiset hiukkaset syntyvät radioaktiivisella alfa-hajoamisella suurissa, epästabiileissa atomissa. Näillä hiukkasilla on suhteellisen vähän energiaa, eivätkä ne kykene tunkeutumaan kovin syvälle muihin materiaaleihin. Koonsa vuoksi alfahiukkaset voivat kuitenkin olla erittäin tuhoisia ihmissoluille, joiden kanssa ne onnistuvat kosketuksiin.

Beetahiukkaset edustavat vapaita elektroneja tai positroneja. Positronien massa on sama kuin elektronien, mutta niillä on positiivinen varaus. Beeta-hiukkasia tuotetaan radioaktiivisella beeta-hajoamisella. Heillä on suhteellisen korkea energia ja ne liikkuvat suurilla nopeuksilla. Näiden ominaisuuksien vuoksi beeta-hiukkaset kykenevät tunkeutumaan materiaaleihin, jotka ovat noin 100 kertaa syvemmät kuin alfa-hiukkaset.

Kvarkit edustavat pienimpiä tunnettuja subatomisia hiukkasia. Näitä aineen rakennuspalikoita pidetään uusina alkeishiukkasina, jotka korvaavat protonit, neutronit ja elektronit maailmankaikkeuden perushiukkasina. On olemassa kuutta tyyppiä, joita kutsutaan kvarkien makuiksi: ylös, alas, viehätys, outo, ylhäältä ja alhaalta. Lisäksi kvarkkeja on kolmea väriä, jotka edustavat niiden voimaa: punainen, sininen ja vihreä. Ylös ja alas kvarkit ovat yleisimpiä ja vähiten massiivisia. Protonit koostuvat yhdestä alas- ja kahdesta ylöskvarkista, kun taas neutronit koostuvat yhdestä alas- ja kahdesta yläkvarkista.