Melyek az elem legkisebb részecskéi?

Az elem egy teljesen atomból álló anyag. Így az elemek periódusos rendszere gyakorlatilag az összes ismert atomtípus felsorolása. Maga az atom azonban nem a legkisebb ismert részecske, ehelyett minden atom három különálló részből áll: elektronokból, protonokból és neutronokból. Ezenkívül maguk a protonok és neutronok még kisebb részekből állnak, amelyeket kvarkoknak neveznek.

Az elektronok alapvető részecskék, ami azt jelenti, hogy egyetlen részecskéről sem lehet elektront alkotni. Az elektronok azok, amelyek egy elem atomjának töltését adják; megváltoztathatja az elektronok számát, hogy ugyanazon atom pozitív vagy negatív töltésű változata legyen. A semleges töltésű atomnak ugyanannyi elektronja lesz, mint a protonoknak. Az atomok magját körülvevő pályákon elektronok léteznek, és ezekben a pályákban kapcsolódhatnak elektronok más atomokhoz vegyületek képződéséhez.

A protonok az elem atomjának meghatározó jellemzői; a protonok száma az, ami megadja az atom tömegét (az elektronok elhanyagolható tömegűek a protonokhoz képest). Így az elemeket az atomjainak protonszáma alapján osztályozzák, és ilyen módon rendeződnek a periódusos rendszerben (például a hidrogénatomnak egy protonja, a szénatomnak hatja stb.). A protonok az atom magjában találhatók.

A neutronok körülbelül olyan tömegesek, mint a protonok, és az atom magjában találhatók a protonok mellett. Míg a protonok pozitív töltéssel és az elektronok negatív töltéssel rendelkeznek, a neutronok nem töltődnek fel. Az, hogy az elektronok számának megváltoztatása mennyire nem változtatja meg magát az elemet, a neutronok mennyiségének megváltoztatása viszonylag azonos típusú elemeket tart fenn, de izotópot hoz létre. Az izotópok instabilak lehetnek, és amikor elbomlanak, sugárzás formájában energiát szabadítanak fel.

Az elektronok alapvető részecskék; a protonok és a neutronok azonban különböző kvarkként ismert alapvető részecskékből állnak. Az 1961-ben felfedezett kvarkok a legkisebb ismert részecskék a fizikában, és hat típusuk van (fel, le, báj, furcsa, alul és felül). Három kvark egyesülve barionokat alkot, amelyek protonokat és neutronokat tartalmaznak. A kvark egy antikvarkkal párosulva mezont is képezhet, de ez a fajta anyag rendkívül instabil és csak egy milliszekundum töredékéig tart.