Partiklar som är mindre än ett atom

Atomer representerar de minsta ämnesstyckena med konstanta egenskaper och kallas basenhet för materia. Men forskare har upptäckt att atomer inte är de minsta partiklarna i naturen. Trots sin minimala storlek finns det ett antal mycket mindre partiklar, så kallade subatomära partiklar. I själva verket är det dessa subatomära partiklar som bildar byggstenarna i vår värld, såsom protoner, neutroner, elektroner och kvarker, eller förstör den, såsom alfa- och beta-partiklar.

Protonen upptäcktes av Earnest Rutherford 1919. Denna subatomära partikel ligger i atomkärnorna. Partikelns massa är lika med ungefär en atommassa och står tillsammans med atomens neutroner för majoriteten av en atoms totala massa. Protoner har en positiv laddning. Atomerna i varje element har ett bestämt antal protoner, som representerar elementens atomnummer.

Neutronen upptäcktes av James Chadwick 1932. Denna subatomära partikel ligger i atomkärnorna. Partikelns massa är ungefär lika med en atommassa och står tillsammans med atomens protoner för majoriteten av atomens totala massa. Neutroner har ingen elektrisk laddning. Antalet neutroner kan variera för atomer i ett visst element, med varje variation som kallas en isotop.

Elektronen var den första subatomära partikel som identifierades, upptäcktes av Sir John Joseph Thomson 1897. Elektroner kretsar kring en atoms kärna i det som kallas ett elektronmoln. Partikelns massa är liten, ungefär 1840 gånger mindre än protoner och neutroner. Den subatomära partikeln har en negativ laddning. Elektroner är främst ansvariga för kemiska interaktioner. Elektroner i den yttre banan går förlorade, förvärvas eller delas med andra atomer och bildar kemiska bindningar.

Alfapartiklar representerar kärnorna i heliumatomer, bestående av två protoner och två neutroner. Dessa subatomära partiklar produceras av radioaktivt alfa-sönderfall i stora, instabila atomer. Dessa partiklar har relativt låg energi och kan inte tränga mycket djupt in i andra material. På grund av sin storlek kan alfapartiklar vara extremt destruktiva för mänskliga celler som de lyckas komma i kontakt med.

Betapartiklar representerar fria elektroner eller positroner. Positroner har samma massa som elektroner, men har en positiv laddning. Betapartiklar produceras genom radioaktivt betaförfall. De har relativt hög energi och rör sig i höga hastigheter. På grund av dessa egenskaper kan betapartiklar tränga igenom material cirka 100 gånger djupare än alfapartiklar.

Quarks representerar de minsta kända subatomära partiklarna. Dessa byggstenar av materia betraktas som de nya elementära partiklarna, som ersätter protoner, neutroner och elektroner som de grundläggande partiklarna i universum. Det finns sex typer, kallade smaker av kvarkar: upp, ner, charm, konstigt, topp och botten. Dessutom finns kvarkar i tre färger som representerar deras kraft: röd, blå och grön. Upp och ner kvarkar är de vanligaste och minst massiva. Protoner består av en ner och två upp kvarkar, medan neutroner består av en ner och två upp kvark.