Partikler som er mindre enn et atom

Atomer representerer de minste materiebitene med konstante egenskaper, og blir referert til som den grunnleggende enheten for materie. Forskere har imidlertid oppdaget at atomer ikke er de minste partiklene i naturen. Til tross for deres minimale størrelse eksisterer det et antall mye mindre partikler, kjent som subatomære partikler. I virkeligheten er det disse subatomære partiklene som danner byggesteinene i vår verden, slik som protoner, nøytroner, elektroner og kvarker, eller ødelegger den, som alfa- og beta-partikler.

Protonen ble oppdaget av Earnest Rutherford i 1919. Denne subatomære partikkelen er lokalisert i atomkjernene. Partikkelens masse er lik omtrent en atommasse og utgjør sammen med atomens nøytroner størstedelen av et atoms samlede masse. Protoner har en positiv ladning. Atomene til hvert element har et sett antall protoner, som representerer elementene atomnummer.

Nøytronen ble oppdaget av James Chadwick i 1932. Denne subatomære partikkelen er lokalisert i atomkjernene. Partikkelens masse er lik omtrent en atommasse og utgjør sammen med atomets protoner størstedelen av atomets totale masse. Nøytroner har ingen elektrisk ladning. Antall nøytroner kan variere for atomer i et gitt element, med hver variant kalt en isotop.

Elektronen var den første subatomære partikkelen som ble identifisert, oppdaget av Sir John Joseph Thomson i 1897. Elektroner kretser rundt atomets kjerne i det som kalles en elektronsky. Partikkelens masse er liten, omtrent 1840 ganger mindre enn protoner og nøytroner. Den subatomære partikkelen har en negativ ladning. Elektroner er primært ansvarlige for kjemiske interaksjoner. Elektroner i den ytre banen går tapt, får eller deles med andre atomer, og danner kjemiske bindinger.

Alfapartikler representerer kjernene til heliumatomer, bestående av to protoner og to nøytroner. Disse subatomære partiklene produseres av radioaktivt alfa-forfall i store, ustabile atomer. Disse partiklene har relativt lav energi og klarer ikke å trenge veldig dypt inn i andre materialer. På grunn av deres størrelse kan alfapartikler imidlertid være ekstremt ødeleggende for menneskelige celler som de klarer å komme i kontakt med.

Betapartikler representerer frie elektroner eller positroner. Positroner har samme masse som elektroner, men har en positiv ladning. Betapartikler produseres ved radioaktivt beta-forfall. De har relativt høy energi og beveger seg i høye hastigheter. På grunn av disse egenskapene er beta-partikler i stand til å trenge gjennom materialer rundt 100 ganger dypere enn alfapartikler.

Kvarker representerer de minste kjente subatomære partiklene. Disse byggesteinene av materie betraktes som de nye elementære partiklene, og erstatter protoner, nøytroner og elektroner som de grunnleggende partiklene i universet. Det er seks typer, kalt smaker av kvarker: opp, ned, sjarm, merkelig, topp og bunn. Videre kommer kvarker i tre farger, som representerer deres styrke: rød, blå og grønn. Opp og ned kvarker er de vanligste og minst massive. Protoner består av en ned og to opp kvarker, mens nøytroner består av en ned og to opp kvarker.