อนุภาคที่เล็กกว่าอะตอม

อะตอมเป็นตัวแทนของสสารที่เล็กที่สุดที่มีคุณสมบัติคงที่และเรียกว่าหน่วยพื้นฐานของสสาร อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอะตอมไม่ใช่อนุภาคที่เล็กที่สุดในธรรมชาติ แม้จะมีขนาดจิ๋ว แต่ก็มีอนุภาคขนาดเล็กกว่าจำนวนหนึ่งที่เรียกว่าอนุภาคย่อย ในความเป็นจริง อนุภาคย่อยเหล่านี้สร้างหน่วยการสร้างของโลกของเรา เช่น โปรตอน นิวตรอน อิเล็กตรอน และควาร์ก หรือทำลายมัน เช่น อนุภาคอัลฟาและบีตา

โปรตอนถูกค้นพบโดย Earnest Rutherford ในปี 1919 อนุภาคย่อยนี้อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม มวลของอนุภาคมีค่าเท่ากับมวลอะตอมประมาณหนึ่งมวล และเมื่อรวมกับนิวตรอนของอะตอมแล้ว ก็มีมวลรวมของอะตอมเป็นส่วนใหญ่ โปรตอนมีประจุบวก อะตอมของธาตุทุกธาตุมีจำนวนโปรตอนที่กำหนดไว้ซึ่งแสดงถึงเลขอะตอมของธาตุ

นิวตรอนถูกค้นพบโดย James Chadwick ในปี 1932 อนุภาคย่อยนี้อยู่ในนิวเคลียสของอะตอม มวลของอนุภาคมีค่าเท่ากับมวลอะตอมประมาณหนึ่งมวล และเมื่อรวมกับโปรตอนของอะตอมแล้ว ก็นับว่าเป็นมวลรวมของอะตอมส่วนใหญ่ นิวตรอนไม่มีประจุไฟฟ้า จำนวนนิวตรอนสามารถเปลี่ยนแปลงได้สำหรับอะตอมของธาตุที่กำหนด โดยแต่ละรูปแบบเรียกว่าไอโซโทป

อิเล็กตรอนเป็นอนุภาคย่อยของอะตอมตัวแรกที่ค้นพบโดยเซอร์จอห์นโจเซฟทอมสันในปี พ.ศ. 2440 อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสของอะตอมในสิ่งที่เรียกว่าเมฆอิเล็กตรอน มวลของอนุภาคมีขนาดเล็ก เล็กกว่าโปรตอนและนิวตรอนประมาณ 1,840 เท่า อนุภาคย่อยมีประจุลบ อิเล็กตรอนมีหน้าที่หลักในการปฏิสัมพันธ์ทางเคมี อิเล็กตรอนในวงโคจรชั้นนอกสูญเสีย ได้รับ หรือใช้ร่วมกับอะตอมอื่นๆ ทำให้เกิดพันธะเคมี

อนุภาคแอลฟาเป็นตัวแทนของนิวเคลียสของอะตอมฮีเลียม ซึ่งประกอบด้วยโปรตอนสองตัวและนิวตรอนสองตัว อนุภาคย่อยเหล่านี้ผลิตโดยการสลายตัวของอัลฟากัมมันตภาพรังสีในอะตอมขนาดใหญ่ที่ไม่เสถียร อนุภาคเหล่านี้มีพลังงานค่อนข้างต่ำและไม่สามารถเจาะลึกเข้าไปในวัสดุอื่นได้ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากขนาดของอนุภาคแอลฟาสามารถทำลายเซลล์ของมนุษย์ได้อย่างมากซึ่งพวกมันสามารถสัมผัสได้

อนุภาคเบต้าเป็นตัวแทนของอิเล็กตรอนอิสระหรือโพซิตรอน โพซิตรอนมีมวลเท่ากับอิเล็กตรอน แต่มีประจุบวก อนุภาคบีตาผลิตโดยการสลายตัวของสารกัมมันตภาพรังสี พวกมันมีพลังงานค่อนข้างสูงและเคลื่อนที่ด้วยความเร็วสูง เนื่องจากคุณสมบัติเหล่านี้ อนุภาคบีตาจึงสามารถเจาะวัสดุได้ลึกกว่าอนุภาคอัลฟาถึง 100 เท่า

ควาร์กเป็นตัวแทนของอนุภาคย่อยที่เล็กที่สุดที่รู้จัก หน่วยการสร้างของสสารเหล่านี้ถือเป็นอนุภาคมูลฐานชนิดใหม่ แทนที่โปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอนในฐานะอนุภาคพื้นฐานของจักรวาล มีหกประเภทที่เรียกว่ารสของควาร์ก: ขึ้น, ลง, มีเสน่ห์, แปลก, บนและล่าง นอกจากนี้ ควาร์กยังมีสามสีซึ่งเป็นตัวแทนของพลัง ได้แก่ แดง น้ำเงิน และเขียว ควาร์กขึ้นและลงเป็นควาร์กที่พบได้บ่อยที่สุดและมีมวลน้อยที่สุด โปรตอนประกอบด้วยดาวน์หนึ่งและสองอัพควาร์กในขณะที่นิวตรอนประกอบด้วยหนึ่งดาวน์และสองอัพควาร์ก