Mitkä ovat pienimmät elementin hiukkaset?

Elementti on aine, joka koostuu kokonaan yhdestä atomista. Siten alkuaineiden jaksollinen taulukko on käytännössä luettelo kaikista tunnetuista atomityypeistä. Atomi itsessään ei kuitenkaan ole pienin tunnettu hiukkanen, vaan kukin atomi koostuu kolmesta erillisestä osasta: elektronista, protonista ja neutronista. Lisäksi protonit ja neutronit itse muodostuvat vielä pienemmistä osista, joita kutsutaan kvarkeiksi.

Elektronit ovat perushiukkasia, mikä tarkoittaa, että mikään hiukkanen ei tiedetä muodostavan elektronia. Elektronit antavat alkuaineen atomille varauksen; voit muuttaa elektronien lukumäärää niin, että siitä tulee saman atomin positiivisesti tai negatiivisesti varautunut versio. Neutraalisti varautuneessa atomissa on sama määrä elektroneja kuin protoneissa. Elektroneja on orbitaaleissa, jotka ympäröivät atomien ydintä, ja juuri näillä orbitaaleilla elektronit voivat sitoutua muihin atomiin muodostaen yhdisteitä.

Protonit ovat elementin atomin määrittelevä ominaisuus; protonien lukumäärä antaa atomille massan (elektroneilla on merkityksetön määrä massaa verrattuna protoneihin). Siten elementit luokitellaan niiden atomien protonien lukumäärän mukaan ja järjestäytyvät siten jaksollisessa taulukossa (esim. Vetyatomissa on yksi protoni, hiiliatomissa on kuusi jne.). Protoneja löytyy atomin ytimestä.

Neutronit ovat suunnilleen yhtä massiivisia kuin protonit, ja ne löytyvät atomin ytimestä protonien rinnalla. Vaikka protoneilla on positiivinen varaus ja elektronilla on negatiivinen varaus, neutroneilla ei ole varausta. Paljon kuinka elektronien lukumäärän muuttaminen ei muuta itse elementtiä, neutronien määrän muuttaminen pitää suhteellisen saman tyyppisen elementin, mutta luo isotoopin. Isotoopit voivat olla epävakaita, ja hajoamisen yhteydessä ne vapauttavat energiaa säteilyn muodossa.

Elektronit ovat perushiukkasia; protonit ja neutronit koostuvat kuitenkin erilaisista perushiukkasista, joita kutsutaan kvarkeiksi. Vuonna 1961 löydetyt kvarkit ovat pienimpiä tunnettuja fysiikan hiukkasia, ja niitä on kuusi tyyppiä (ylös, alas, viehätys, outo, pohja ja ylä). Kolme kvarkkia yhdistyvät muodostaen baryoneja, joihin kuuluvat protonit ja neutronit. Kvarkki voi myös yhdistyä pariksi antiquarkin kanssa muodostaakseen mesonin, mutta tämän tyyppinen aine on erittäin epävakaa ja kestää vain murto-osan millisekunnista.