Частицы меньше атома

Атомы представляют собой мельчайшие частицы материи с постоянными свойствами и называются основной единицей материи. Однако ученые обнаружили, что атомы - не самые маленькие частицы в природе. Несмотря на свой крохотный размер, существует ряд гораздо более мелких частиц, известных как субатомные частицы. На самом деле именно эти субатомные частицы образуют строительные блоки нашего мира, такие как протоны, нейтроны, электроны и кварки, или разрушают его, например альфа- и бета-частицы.

Протон был открыт Эрнестом Резерфордом в 1919 году. Эта субатомная частица находится в ядрах атомов. Масса частицы равна приблизительно одной атомной массе и вместе с нейтронами атома составляет большую часть общей массы атома. Протоны имеют положительный заряд. Атомы каждого элемента имеют определенное количество протонов, представляющих атомный номер элемента.

Нейтрон был открыт Джеймсом Чедвиком в 1932 году. Эта субатомная частица находится в ядрах атомов. Масса частицы равна приблизительно одной атомной массе и вместе с протонами атома составляет большую часть общей массы атома. У нейтронов нет электрического заряда. Количество нейтронов может варьироваться для атомов данного элемента, причем каждое изменение называется изотопом.

Электрон был первой идентифицированной субатомной частицей, обнаруженной сэром Джоном Джозефом Томсоном в 1897 году. Электроны вращаются вокруг ядра атома в так называемом электронном облаке. Масса частицы крошечная, примерно в 1840 раз меньше, чем у протонов и нейтронов. Субатомная частица имеет отрицательный заряд. Электроны в первую очередь ответственны за химические взаимодействия. Электроны на внешней орбите теряются, приобретаются или делятся с другими атомами, образуя химические связи.

Альфа-частицы представляют собой ядра атомов гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Эти субатомные частицы образуются в результате радиоактивного альфа-распада больших нестабильных атомов. Эти частицы имеют относительно низкую энергию и не могут проникать очень глубоко в другие материалы. Однако из-за своего размера альфа-частицы могут быть чрезвычайно разрушительными для человеческих клеток, с которыми им удается вступить в контакт.

Бета-частицы представляют собой свободные электроны или позитроны. Позитроны имеют ту же массу, что и электроны, но обладают положительным зарядом. Бета-частицы образуются в результате радиоактивного бета-распада. Они обладают относительно высокой энергией и движутся с большой скоростью. Благодаря этим свойствам бета-частицы могут проникать в материалы примерно в 100 раз глубже, чем альфа-частицы.

Кварки представляют собой самые маленькие из известных субатомных частиц. Эти строительные блоки материи считаются новыми элементарными частицами, заменяющими протоны, нейтроны и электроны в качестве фундаментальных частиц Вселенной. Существует шесть типов кварков, называемых ароматами: верхний, нижний, очаровательный, странный, верхний и нижний. Кроме того, кварки бывают трех цветов, отражающих их силу: красный, синий и зеленый. Верхние и нижние кварки являются наиболее распространенными и наименее массивными. Протоны состоят из одного нижнего и двух верхних кварков, а нейтроны состоят из одного нижнего и двух верхних кварков.