Az atomnál kisebb részecskék

Az atomok a legkisebb, állandó tulajdonságú anyagdarabokat képviselik, és az anyag alapvető egységének nevezik őket. A tudósok azonban felfedezték, hogy az atomok nem a legkisebb részecskék a természetben. Apró méretük ellenére számos sokkal kisebb részecske létezik, amelyeket szubatomi részecskéknek neveznek. Valójában ezek a szubatomi részecskék alkotják világunk építőköveit, például a protonokat, a neutronokat, az elektronokat és a kvarkokat, vagy elpusztítják azt, például az alfa- és a béta-részecskéket.

A protont Earnest Rutherford fedezte fel 1919-ben. Ez a szubatomi részecske az atomok magjában található. A részecske tömege megközelítőleg egy atomi tömeggel egyenlő, és az atom neutronjaival együtt az atom teljes tömegének többségét adja. A protonok pozitív töltéssel rendelkeznek. Minden elem atomjának meghatározott számú protonja van, amely az elemek atomszámát képviseli.

A neutront James Chadwick fedezte fel 1932-ben. Ez a szubatomi részecske az atomok magjában található. A részecske tömege megközelítőleg egy atomi tömeggel egyenlő, és az atom protonjaival együtt az atom teljes tömegének többségét adja. A neutronoknak nincs elektromos töltésük. A neutronok száma változhat egy adott elem atomjainál, mindegyik variációt izotópnak nevezzük.

Az elektron volt az első azonosított szubatomi részecske, amelyet Sir John Joseph Thomson fedezett fel 1897-ben. Az elektronok az atommag körül keringenek az úgynevezett elektronfelhőben. A részecske tömege kicsi, körülbelül 1840-szer kisebb, mint a protonok és a neutronok. A szubatomi részecskének negatív töltése van. Az elektronok felelősek elsősorban a kémiai kölcsönhatásokért. A külső pályán lévő elektronok elvesznek, megszerezhetők vagy meg vannak osztva más atomokkal, kémiai kötéseket képezve.

Az alfa részecskék a hélium atomjait jelentik, amelyek két protonból és két neutronból állnak. Ezeket a szubatomi részecskéket nagy, instabil atomok radioaktív alfa-bomlása hozza létre. Ezek a részecskék viszonylag alacsony energiájúak, és nem képesek nagyon mélyen behatolni más anyagokba. Méretük miatt azonban az alfa-részecskék rendkívül pusztítóak lehetnek azokra az emberi sejtekre, amelyekkel sikerül kapcsolatba kerülniük.

A béta részecskék szabad elektronokat vagy pozitronokat képviselnek. A pozitronok tömege megegyezik az elektronokkal, de pozitív töltésük van. A béta részecskék radioaktív béta bomlás útján keletkeznek. Viszonylag magas az energiájuk, és nagy sebességgel mozognak. Ezen tulajdonságok miatt a béta részecskék körülbelül 100-szor mélyebben képesek behatolni az alfa részecskék anyagaiba.

A kvarkok a legkisebb ismert szubatomi részecskéket képviselik. Ezeket az anyag építőelemeket tekintjük új elemi részecskéknek, amelyek a protonokat, a neutronokat és az elektronokat helyettesítik az univerzum alapvető részecskéiként. Hatféle fajta van, úgynevezett kvarkok ízei: fel, le, báj, furcsa, felső és alsó. Ezenkívül a kvarkoknak három színük van, ami az erejüket képviseli: piros, kék és zöld. A fel és le kvarkok a leggyakoribbak és a legkevésbé masszívak. A protonok egy lefelé és két fel kvarkból állnak, míg a neutronok egy lefelé és két fel kvarkból állnak.