Častice, ktoré sú menšie ako atóm

Atómy predstavujú najmenšie kúsky hmoty s konštantnými vlastnosťami a sú označované ako základná jednotka hmoty. Vedci však zistili, že atómy nie sú najmenšími časticami v prírode. Napriek svojej nepatrnej veľkosti existuje množstvo oveľa menších častíc, ktoré sa nazývajú subatomárne častice. V skutočnosti sú to tieto subatomárne častice, ktoré tvoria stavebné prvky nášho sveta, ako sú protóny, neutróny, elektróny a kvarky, alebo ich ničia, napríklad častice alfa a beta.

Protón objavil Earnest Rutherford v roku 1919. Táto subatomárna častica sa nachádza v jadrách atómov. Hmotnosť častice sa rovná približne jednej atómovej hmotnosti a spolu s neutrónmi atómu predstavuje väčšinu z celkovej hmotnosti atómu. Protóny majú kladný náboj. Atómy každého prvku majú stanovený počet protónov, ktoré predstavujú atómové číslo prvkov.

Neutrón objavil James Chadwick v roku 1932. Táto subatomárna častica sa nachádza v jadrách atómov. Hmotnosť častice sa rovná približne jednej atómovej hmotnosti a spolu s protónmi atómu predstavuje väčšinu z celkovej hmotnosti atómu. Neutróny nemajú elektrický náboj. Počet neutrónov sa môže meniť pre atómy daného prvku, pričom každá z nich sa nazýva izotop.

Elektrón bol prvou identifikovanou subatomárnou časticou, ktorú objavil sir John Joseph Thomson v roku 1897. Elektróny obiehajú okolo jadra atómu, čo sa označuje ako elektrónový mrak. Hmotnosť častice je malá, približne 1 840-krát menšia ako protóny a neutróny. Subatomová častica má negatívny náboj. Elektróny sú primárne zodpovedné za chemické interakcie. Elektróny na vonkajšej obežnej dráhe sú stratené, získané alebo zdieľané s inými atómami a vytvárajú chemické väzby.

Alfa častice predstavujú jadrá atómov hélia, zložené z dvoch protónov a dvoch neutrónov. Tieto subatomárne častice sú produkované rádioaktívnym rozpadom alfa vo veľkých, nestabilných atómoch. Tieto častice majú relatívne nízku energiu a nie sú schopné preniknúť veľmi hlboko do iných materiálov. Kvôli svojej veľkosti však môžu byť alfa častice extrémne ničivé pre ľudské bunky, s ktorými sa im podarí prísť do kontaktu.

Beta častice predstavujú voľné elektróny alebo pozitróny. Pozitróny majú rovnakú hmotnosť ako elektróny, ale majú kladný náboj. Beta častice sú produkované rádioaktívnym beta rozpadom. Majú pomerne veľkú energiu a pohybujú sa vysokou rýchlosťou. Vďaka týmto vlastnostiam sú beta častice schopné preniknúť do materiálov asi stokrát hlbšie ako alfa častice.

Kvarky predstavujú najmenšie známe subatomárne častice. Tieto stavebné prvky hmoty sa považujú za nové elementárne častice, ktoré nahradzujú protóny, neutróny a elektróny ako základné častice vesmíru. Existuje šesť druhov, ktoré sa nazývajú príchute kvarkov: hore, dole, kúzlo, čudné, zhora a zdola. Kvarky ďalej majú tri farby, ktoré vyjadrujú ich silu: červená, modrá a zelená. Kvarky hore a dole sú najbežnejšie a najmenej masívne. Protóny sa skladajú z jedného dolného a druhého kvarku, zatiaľ čo neutróny sa skladajú z jedného dolného a druhého kvarku.