Što je subatomska čestica?

Čestice koje čine atome mogu se zamisliti na različite načine - na primjer, u obliku kružnih čestica prašine. Tako su male da se svaka takva čašica ne može smatrati zasebno. Sva tvar koja se nalazi u okolnom svijetu sastoji se od takvih čestica. Koje su čestice koje čine atome?

definicija

Subatomska čestica je jedna od onih "cigle" od kojih se gradi cijeli svijet. Te čestice uključuju protone i neutrone, koji su dio atomskih jezgri. Elektroni koji rotiraju oko jezgri također pripadaju ovoj kategoriji. Drugim riječima, subatomske čestice u fizici su protoni, neutroni i elektroni. U pravilu, u svijetu uobičajenom za osobu, ne nastaju čestice različite vrste - one žive vrlo malo. Kada njihovo stoljeće završi, njihovo propadanje u obične čestice javlja se.

Broj onih subatomskih čestica koje relativno kratko žive, do danas, brojeći u stotinama. Njihov je broj toliko velik da znanstvenici više ne koriste uobičajena imena za njihovu oznaku. Poput zvijezda, često im se dodjeljuju numeričke i abecedne oznake.

Glavne značajke

Među najznačajnijim karakteristikama bilo koje subatomske čestice uključuju spin, električni naboj, a također i masa. Budući da se često težina čestice pokazuje da je povezana s masom, neke su čestice tradicionalno nazvane "teškim". Jednadžba koja je Einstein je dao (E = mc2), ukazuje na to da je masa subatomske čestice ovisi o energiji i brzini. Što se tiče električnog naboja, to je uvijek višekratnik osnovne jedinice. Na primjer, ako je naboj protona +1, tada je napunjenost elektrona -1. Međutim, neke od subatomskih čestica, na primjer, fotona ili neutrina, uopće nemaju električni naboj.

Važna je značajka i životni vijek čestica. Nedavno su znanstvenici uvjereni da su elektroni, fotoni, kao i neutrini i protoni potpuno stabilni, a njihov je životni vijek gotovo beskonačan. Međutim, to nije sasvim točno. Na primjer, neutron ostaje stabilan samo dok se ne "oslobodi" iz jezgre atoma. Nakon toga, njegov životni vijek u prosjeku je 15 minuta. Sve nestabilne čestice prolaze kroz proces kvantnog propadanja, koji nikada ne može biti potpuno predvidljiv.

Istraživanje čestica

Atom se smatrao nedjeljivim - sve dok nije otkrivena njegova struktura. Prije otprilike stoljeća, Rutherford je proizveo svoje poznate eksperimente, koji su se sastojali od bombardiranja tankih ploča tok alfa čestica. Ispalo je da su atomi materije praktički prazni. A u središtu atoma je sve što nazivamo atomom jezgre - to je oko tisuću puta manje od samog atoma. U to je vrijeme znanstvenici vjerovali da atomi čine dvije vrste čestica - jezgru i elektrone.

S vremenom znanstvenici imaju pitanje: zašto se proton, elektron i pozitron drže zajedno i ne raspadaju u različitim smjerovima pod utjecajem Coulombovih sila? A za znanstvenike tog vremena ostao je nejasan: ako su te čestice elementarne, ništa se ne može dogoditi s njima, i oni moraju živjeti vječno.

Razvojem kvantne fizike istraživači su otkrili da je neutron sklon propadanju, a istodobno i prilično brz. Razbije se u proton, elektron i nešto drugo što je nemoguće uhvatiti. Potonje je vidljivo iz nedostatka energije. Tada su znanstvenici pretpostavili da je popis elementarnih čestica iscrpljen, ali sada je poznato da je to daleko od slučaja. Otkrivena je nova čestica nazvanog neutrino. Ne nosi električni naboj i ima izuzetno nisku masu.

neutron

Neutron je subatomska čestica koja ima neutralni električni naboj. Masa mu je gotovo 2000 puta veća od mase elektrona. Budući da neutroni pripadaju klasi neutralnih čestica, oni izravno komuniciraju s jezgrama atoma, a ne s njihovim elektronskim školjkama. Neutroni također imaju magnetski trenutak koji znanstvenicima omogućava istraživanje mikroskopske magnetske strukture materije. Neutralno zračenje je bezopasno čak i za biološke organizme.

Subatomska čestica - proton

Znanstvenici su otkrili da ove "cigle materije" čine tri kvarkova. Proton je pozitivno nabijen čestica. Masa protona premašuje elektronsku masu za 1836 puta. Jedan proton i jedan elektron koji povezuju tvore najjednostavniji kemijski element - atom vodika. Sve do nedavno, vjerovalo se da protoni ne mogu mijenjati svoj radijus, ovisno o tome koji se elektroni rotiraju iznad njih. Proton je električki napunjena čestica. Povezivanje s elektronom pretvara se u neutron.

elektron

Electron je prvi put otkrio engleski fizičar J. Thomson 1897. Ova čestica, kako znanstvenici sada vjeruju, je elementarni ili točkički objekt. To je naziv subatomske čestice u atomu koji nema vlastitu strukturu - ne sastoji se od bilo koje druge, manje komponente. U kombinaciji s protonom i neutronom, elektron formira atom. Znanstvenici još nisu shvatili što se ta čestica sastoji. Elektron je čestica koja ima infinitezimalni električni naboj. Riječ „Elektron” u antičko grčkom znači „žuto” - to je bio jantara istraživači Grčka koriste istražiti fenomene električne energije. Taj je pojam predložio britanski fizičar 1894. godine J. Stoney.

Zašto trebamo proučavati elementarne čestice?

Najjednostavniji odgovor na pitanje zašto znanstvenici trebaju znanje o subatomskim česticama, ovako zvuči: da bi imali informacije o unutarnjoj strukturi atoma. Međutim, takva tvrdnja sadrži samo dio istine. Zapravo, znanstvenici proučavaju ne samo unutarnju strukturu atoma - glavno polje njihova istraživanja je sudar najmanjih čestica materije. Kada se te čestice s ogromne energije, sudaraju jedni s drugima i pri velikim brzinama, u doslovnom smislu riječi postoji rođenje novog svijeta, a fragmente preostalih nakon sudara tvari, pomaže otkriti tajne prirode, uvijek je bio misterija za znanstvenike.