Deeltjes die kleiner zijn dan een atoom

Atomen vertegenwoordigen de kleinste stukjes materie met constante eigenschappen en worden de basiseenheid van materie genoemd. Wetenschappers hebben echter ontdekt dat atomen niet de kleinste deeltjes in de natuur zijn. Ondanks hun minuscule grootte bestaan ​​er een aantal veel kleinere deeltjes, bekend als subatomaire deeltjes. In werkelijkheid zijn het deze subatomaire deeltjes die de bouwstenen van onze wereld vormen, zoals protonen, neutronen, elektronen en quarks, of deze vernietigen, zoals alfa- en bètadeeltjes.

Het proton werd in 1919 ontdekt door Earnest Rutherford. Dit subatomaire deeltje bevindt zich in de kernen van atomen. De massa van het deeltje is gelijk aan ongeveer één atoommassa en vormt samen met de neutronen van het atoom het grootste deel van de totale massa van een atoom. Protonen hebben een positieve lading. De atomen van elk element hebben een bepaald aantal protonen, die het atoomnummer van de elementen vertegenwoordigen.

Het neutron werd in 1932 ontdekt door James Chadwick. Dit subatomaire deeltje bevindt zich in de kernen van atomen. De massa van het deeltje is gelijk aan ongeveer één atoommassa en vormt samen met de protonen van het atoom het grootste deel van de totale massa van het atoom. Neutronen hebben geen elektrische lading. Het aantal neutronen kan variëren voor atomen van een bepaald element, waarbij elke variatie een isotoop wordt genoemd.

Het elektron was het eerste subatomaire deeltje dat werd geïdentificeerd, ontdekt door Sir John Joseph Thomson in 1897. Elektronen cirkelen rond de atoomkern in wat een elektronenwolk wordt genoemd. De massa van het deeltje is klein, ongeveer 1840 keer kleiner dan protonen en neutronen. Het subatomaire deeltje heeft een negatieve lading. Elektronen zijn primair verantwoordelijk voor chemische interacties. Elektronen in de buitenste baan gaan verloren, gewonnen of gedeeld met andere atomen, waardoor chemische bindingen ontstaan.

Alfadeeltjes vertegenwoordigen de kernen van heliumatomen, bestaande uit twee protonen en twee neutronen. Deze subatomaire deeltjes worden geproduceerd door radioactief alfaverval in grote, onstabiele atomen. Deze deeltjes hebben een relatief lage energie en kunnen niet heel diep in andere materialen doordringen. Vanwege hun grootte kunnen alfadeeltjes echter extreem destructief zijn voor menselijke cellen waarmee ze in contact kunnen komen.

Bètadeeltjes vertegenwoordigen vrije elektronen of positronen. Positronen hebben dezelfde massa als elektronen, maar hebben een positieve lading. Bètadeeltjes worden geproduceerd door radioactief bètaverval. Ze hebben relatief veel energie en bewegen met hoge snelheden. Vanwege deze eigenschappen kunnen bètadeeltjes ongeveer 100 keer dieper doordringen in materialen dan alfadeeltjes.

Quarks vertegenwoordigen de kleinste bekende subatomaire deeltjes. Deze bouwstenen van materie worden beschouwd als de nieuwe elementaire deeltjes en vervangen protonen, neutronen en elektronen als de fundamentele deeltjes van het universum. Er zijn zes soorten, smaken van quarks genoemd: omhoog, omlaag, charme, vreemd, boven en onder. Bovendien zijn quarks er in drie kleuren, die hun kracht vertegenwoordigen: rood, blauw en groen. Up- en down-quarks zijn de meest voorkomende en minst massieve. Protonen bestaan ​​uit één down- en twee up-quarks, terwijl neutronen uit één down- en twee up-quarks bestaan.