Vad är de minsta partiklarna i ett element?

Ett element är ett ämne som helt består av en atom. Således är det periodiska elementet effektivt en lista över alla kända typer av atomer. Emellertid är själva atomen inte den minsta kända partikeln, utan i stället består varje atom av tre enskilda delar: elektroner, protoner och neutroner. Dessutom består protoner och neutroner av ännu mindre delar som kallas kvarker.

Elektroner är grundläggande partiklar, vilket innebär att det inte är känt att någon partikel utgör en elektron. Elektroner är det som ger en atom av ett element dess laddning; du kan ändra antalet elektroner så att det blir en positivt eller negativt laddad version av samma atom. En neutralt laddad atom kommer att ha samma mängd elektroner som protoner. Elektroner finns i orbitaler, som omger atomernas kärna, och det är i dessa orbitaler som elektroner kan binda till andra atomer för att bilda föreningar.

Protoner är det avgörande kännetecknet för ett grundämnes atom; antalet protoner är det som ger atomen dess massa (elektroner har en försumbar mängd massa jämfört med protoner). Således klassificeras grundämnen efter antalet protoner som dess atomer har och organiseras på ett sådant sätt i det periodiska systemet (t.ex. en väteatom har en proton, en kolatom har sex osv.). Protoner finns i atomens kärna.

Neutroner är ungefär lika massiva som protoner och finns i atomens kärna vid sidan av protoner. Medan protoner har en positiv laddning och elektroner har en negativ laddning, har neutroner ingen laddning. Mycket hur förändring av antalet elektroner inte förändrar själva elementet, förändring av mängden neutroner håller relativt samma typ av element, men skapar en isotop. Isotoper kan vara instabila, och när de förfaller frigör de energi i form av strålning.

Elektroner är grundläggande partiklar; protoner och neutroner består emellertid av en annan uppsättning grundläggande partiklar som kallas kvarker. Upptäckt 1961 är kvarkar de minsta kända partiklarna i fysik, och det finns sex typer (upp, ner, charm, konstigt, botten och topp). Tre kvarkar kombineras för att bilda baryoner, som inkluderar protoner och neutroner. En kvark kan också kombineras i ett par med en antikvark för att bilda ett meson, men denna typ av materia är extremt instabil och varar bara en bråkdel av ett millisekund.