ნაწილაკები, რომლებიც ატომზე მცირეა

ატომები წარმოადგენენ მატერიის უმცირეს ნაწილებს მუდმივი თვისებებით და მოიხსენიებიან, როგორც მატერიის ძირითადი ერთეული. ამასთან, მეცნიერებმა აღმოაჩინეს, რომ ატომები არ არიან ყველაზე პატარა ნაწილაკები ბუნებაში. მიუხედავად მათი მცირე ზომის, მრავალი გაცილებით მცირე ნაწილაკი არსებობს, რომლებიც სუბატომური ნაწილაკების სახელითაა ცნობილი. სინამდვილეში, სწორედ ეს სუბატომური ნაწილაკები ქმნიან ჩვენი სამყაროს სამშენებლო ბლოკებს, როგორიცაა პროტონები, ნეიტრონები, ელექტრონები და კვარკები, ან ანადგურებენ მას, როგორიცაა ალფა და ბეტა ნაწილაკები.

პროტონი აღმოაჩინა ერნესტ რეზერფორდმა 1919 წელს. ეს სუბატომური ნაწილაკი მდებარეობს ატომების ბირთვებში. ნაწილაკის მასა უდრის დაახლოებით ერთ ატომურ მასას და ატომის ნეიტრონებთან ერთად წარმოადგენს ატომის მთლიანი მასის უმეტესობას. პროტონებს აქვთ დადებითი მუხტი. ყველა ელემენტის ატომებს აქვთ პროტონების განსაზღვრული რაოდენობა, რომლებიც წარმოადგენენ ატომური რიცხვის ელემენტებს.

ნეიტრონი ჯეიმს ჩადვიკმა აღმოაჩინა 1932 წელს. ეს სუბატომური ნაწილაკი მდებარეობს ატომების ბირთვებში. ნაწილაკის მასა უდრის დაახლოებით ერთ ატომურ მასას და ატომის პროტონებთან ერთად წარმოადგენს ატომის მთლიანი მასის უმეტესობას. ნეიტრონებს არ აქვთ ელექტრული მუხტი. ნეიტრონების რაოდენობა შეიძლება განსხვავდებოდეს მოცემული ელემენტის ატომებისთვის, თითოეულ ვარიაციას იზოტოპი ეწოდება.

ელექტრონი პირველი სუბატომური ნაწილაკი იქნა იდენტიფიცირებული, რომელიც სერ ჯონ ჯოზეფ ტომსონმა აღმოაჩინა 1897 წელს. ელექტრონები ბრუნავენ ატომის ბირთვის გარშემო, რასაც ელექტრონულ ღრუბლად მოიხსენიებენ. ნაწილაკის მასა მცირეა, პროტონებსა და ნეიტრონებზე დაახლოებით 1840-ჯერ ნაკლებია. სუბატომურ ნაწილაკს აქვს უარყოფითი მუხტი. ელექტრონები, პირველ რიგში, პასუხისმგებელნი არიან ქიმიურ ურთიერთქმედებაზე. ელექტრონები გარე ორბიტაზე იკარგებიან, იძენენ ან ეზიარებიან სხვა ატომებს, ქმნიან ქიმიურ კავშირებს.

ალფა ნაწილაკები წარმოადგენს ჰელიუმის ატომების ბირთვებს, შედგება ორი პროტონისა და ორი ნეიტრონისგან. ეს სუბატომიური ნაწილაკები წარმოიქმნება დიდი, არასტაბილურ ატომებში რადიოაქტიური ალფა დაშლის შედეგად. ამ ნაწილაკებს აქვთ შედარებით დაბალი ენერგია და ვერ ახერხებენ ძალზე ღრმად შეღწევას სხვა მასალებში. ამასთან, მათი ზომის გამო, ალფა ნაწილაკები შეიძლება ძალზე დამანგრეველი იყოს ადამიანის უჯრედებისათვის, რომლებთანაც კონტაქტის დამყარება ხდება.

ბეტა ნაწილაკები წარმოადგენენ თავისუფალ ელექტრონებს ან პოზიტრონებს. პოზიტრონებს აქვთ იგივე მასა, რაც ელექტრონებს, მაგრამ აქვთ დადებითი მუხტი. ბეტა ნაწილაკები წარმოიქმნება რადიოაქტიური ბეტა დაშლის შედეგად. მათ აქვთ შედარებით მაღალი ენერგია და მოძრაობენ მაღალი სიჩქარით. ამ თვისებების გამო, ბეტა ნაწილაკებს შეუძლიათ შეაღწიონ მასალებში 100-ჯერ უფრო ღრმად ვიდრე ალფა ნაწილაკები.

კვარკები წარმოადგენენ ყველაზე მცირე ზომის სუბატომიურ ნაწილაკებს. მატერიის ეს საშენი ბლოკები ახალ ელემენტარულ ნაწილაკებად ითვლება, რომლებიც პროტონებს, ნეიტრონებს და ელექტრონებს ანაცვლებს სამყაროს ფუნდამენტურ ნაწილაკებად. არსებობს ექვსი ტიპი, რომელსაც კვარკების არომატს უწოდებენ: ზემოთ, ქვემოთ, ხიბლი, უცნაური, ზედა და ქვედა. გარდა ამისა, კვარკები მოდის სამ ფერში, რაც წარმოადგენს მათ ძალას: წითელი, ლურჯი და მწვანე. ზემოთ და ქვემოთ კვარკები ყველაზე გავრცელებული და ნაკლებად მასიურია. პროტონები შედგება ერთი ქვევით და ორი ზემოთ კვარკისგან, ხოლო ნეიტრონები - ერთი ქვევით და ორი ზემოთ კვარკისგან.