Частинки, менші за атом

Атоми представляють найдрібніші шматки речовини з постійними властивостями, і їх називають основною одиницею речовини. Однак вчені виявили, що атоми - не найдрібніші частинки в природі. Незважаючи на мізерний розмір, існує ряд набагато менших частинок, відомих як субатомні частинки. Насправді саме ці субатомні частинки утворюють будівельні блоки нашого світу, такі як протони, нейтрони, електрони та кварки, або руйнують його, такі як альфа- та бета-частинки.

Протон був відкритий Ернестом Резерфордом в 1919 році. Ця субатомна частинка знаходиться в ядрах атомів. Маса частинки дорівнює приблизно одній атомній масі і разом з нейтронами атома становить більшу частину загальної маси атома. Протони мають позитивний заряд. Атоми кожного елемента мають задану кількість протонів, що представляють атомний номер елементів.

Нейтрон був відкритий Джеймсом Чадвіком у 1932 році. Ця субатомна частинка знаходиться в ядрах атомів. Маса частинки дорівнює приблизно одній атомній масі і, поряд з протонами атома, становить більшість загальної маси атома. Нейтрони не мають електричного заряду. Кількість нейтронів може змінюватися для атомів даного елемента, причому кожна варіація називається ізотопом.

Електрон був першою ідентифікованою субатомною частинкою, виявленою сером Джоном Джозефом Томсоном в 1897 році. Електрони обертаються навколо ядра атома в так званому електронному хмарі. Маса частинки крихітна, приблизно в 1840 разів менша за протони та нейтрони. Субатомна частинка має негативний заряд. Електрони в основному відповідають за хімічні взаємодії. Електрони на зовнішній орбіті втрачаються, отримуються або діляться з іншими атомами, утворюючи хімічні зв’язки.

Альфа-частинки являють собою ядра атомів гелію, що складаються з двох протонів і двох нейтронів. Ці субатомні частинки продукуються радіоактивним альфа-розпадом у великих, нестійких атомах. Ці частинки мають відносно низьку енергію і не можуть проникнути дуже глибоко в інші матеріали. Однак через свої розміри альфа-частинки можуть надзвичайно руйнувати клітини людини, з якими їм вдається контактувати.

Бета-частинки являють собою вільні електрони або позитрони. Позитрони мають однакову масу з електронами, але мають позитивний заряд. Бета-частинки утворюються при радіоактивному бета-розпаді. Вони мають відносно високу енергію і рухаються з великою швидкістю. Завдяки цим властивостям бета-частинки здатні проникати в матеріали приблизно в 100 разів глибше, ніж альфа-частинки.

Кварки представляють найменші відомі субатомні частинки. Ці будівельні блоки речовини вважаються новими елементарними частинками, замінюючи протони, нейтрони та електрони як основні частинки Всесвіту. Існує шість видів, які називають ароматами кварків: вгору, вниз, чарівність, дивні, зверху та знизу. Крім того, кварки бувають трьох кольорів, що відображають їх силу: червоний, синій та зелений. Кварки вгору та вниз - найпоширеніші та найменш масивні. Протони складаються з одного низхідного та двох вищих кварків, тоді як нейтрони складаються з одного низхідного та двох вищих кварків.