Častice, ktoré tvoria atómy, môžupredstavte si rôzne spôsoby - napríklad vo forme okrúhlych škvŕn prachu. Sú tak malé, že nie je možné posudzovať každú takúto škvrnu prachu osobitne. Všetka látka, ktorá je v okolitom svete, sa skladá z takýchto častíc. Čo sú to častice, ktoré tvoria atómy?
Subatomická častica je jednou z tých„Tehly“, z ktorých je postavený celý svet. Tieto častice zahŕňajú protóny a neutróny, ktoré sú súčasťou atómových jadier. Aj v tejto kategórii sa elektróny otáčajú okolo jadier. Inými slovami, subatomické častice vo fyzike sú protóny, neutróny a elektróny. Vo svete, ktorý je ľuďom dobre známy, sa častice iného druhu spravidla nenájdu - žijú extrémne málo. Keď ich viečka skončia, rozpadnú sa na obyčajné častice.
Počet tých subatomárnych častíc, ktoréžijú pomerne krátko, dnes v stovkách. Ich počet je taký veľký, že ich vedci už nepoužívajú na označenie bežných mien. Podobne ako hviezdy majú často číselné a písmenové označenia.
Medzi najdôležitejšie vlastnosti všetkýchSubatomické častice zahŕňajú spin, elektrický náboj a tiež hmotu. Pretože hmotnosť častice často súvisí s hmotnosťou, niektoré častice sa tradične nazývajú „ťažké“. Rovnica, ktorú Einstein odvodil (E = mc2), naznačuje, že hmotnosť subatomickej častice priamo závisí od jej energie a rýchlosti. Pokiaľ ide o elektrický náboj, vždy ide o násobok základnej jednotky. Napríklad, ak je náboj protónu +1, potom je náboj elektrónu -1. Niektoré subatomárne častice, napríklad fotón alebo neutríno, však vôbec nemajú elektrický náboj.
Dôležitou charakteristikou je aj životnosť.častice. Nedávno boli vedci presvedčení, že elektróny, fotóny, ako aj neutrína a protóny, sú úplne stabilné a ich životnosť je takmer nekonečná. To však nie je úplne pravda. Napríklad neutrón zostáva stabilný iba dovtedy, kým nie je „uvoľnený“ z jadra atómu. Potom je jeho život v priemere 15 minút. Všetky nestabilné častice podliehajú procesu kvantového rozkladu, ktorý nikdy nemožno úplne predvídať.
Atóm bol považovaný za nedeliteľný - dojeho štruktúra bola objavená. Asi pred sto rokmi, Rutherford robil jeho slávne experimenty, ktoré spočívali v bombardovaní tenkej vrstvy prúdom alfa častíc. Ukázalo sa, že atómy látky sú takmer prázdne. A v strede atómu je všetko, čomu hovoríme jadro atómu - je to asi tisíckrát menšie ako samotný atóm. V tom čase vedci verili, že atóm pozostáva z dvoch typov častíc - jadra a elektrónov.
V priebehu času majú vedci otázku:prečo sa protón, elektrón a pozitrón držia spolu a nerozpadajú sa v rôznych smeroch pod vplyvom Coulombových síl? A tiež pre vedcov tej doby to nebolo jasné: ak sú tieto častice elementárne, potom sa im nič nemôže stať a musia žiť večne.
S vývojom kvantovej fyziky vedcizistili, že neutrón podlieha rozkladu a súčasne pomerne rýchly. Rozpadá sa na protón, elektrón a niečo iné, čo nebolo možné zachytiť. Posledné uvedené bolo zaznamenané pre nedostatok energie. Vedci predpokladali, že zoznam elementárnych častíc je vyčerpaný, ale teraz je známe, že to nie je ani zďaleka pravda. Bola objavená nová častica nazývaná neutrino. Nenáša elektrický náboj a má extrémne nízku hmotnosť.
Neutrón je subatomická častica, ktorá máneutrálny elektrický náboj. Jeho hmotnosť je takmer 2 000-krát väčšia ako hmotnosť elektrónu. Pretože neutróny patria do triedy neutrálnych častíc, interagujú priamo s atómami atómov, a nie s ich elektrónovými obalmi. Neutróny majú tiež magnetický moment, ktorý umožňuje vedcom študovať mikroskopickú magnetickú štruktúru hmoty. Neutrónové žiarenie je neškodné dokonca aj pre biologické organizmy.
Vedci zistili, že tieto „tehly hmoty“pozostávajú z troch kvarkov. Protón je pozitívne nabitá častica. Hmota protónu presahuje hmotnosť elektrónu 1836-krát. Jeden protón a jeden elektrón, keď sa skombinujú, tvoria najjednoduchší chemický prvok - atóm vodíka. Až donedávna sa verilo, že protóny nemôžu zmeniť svoj polomer v závislosti od toho, ktoré elektróny sa nad nimi otáčajú. Protón je elektricky nabitá častica. Spojením s elektrónom sa zmení na neutrón.
Elektrón prvýkrát objavil anglický fyzikJ. Thomson v roku 1897. Táto častica, ako vedci v súčasnosti uvažujú, je elementárnym alebo bodovým predmetom. Toto je názov subatómovej častice v atóme, ktorý nemá svoju vlastnú štruktúru - neobsahuje žiadne iné menšie súčasti. V spojení s protónom a neutrónom tvorí elektrón atóm. Teraz vedci ešte nezistili, z čoho táto častica pozostáva. Elektrón je častica, ktorá má nekonečný elektrický náboj. Samotné slovo „elektrón“ v preklade zo starogréčtiny znamená „jantár“ - koniec koncov to bolo jantár, ktorý vedci z Hellasu použili na skúmanie javov elektriny. Tento termín navrhol britský fyzik v roku 1894 J. Stoney.
Najjednoduchšia odpoveď na otázku, prečo vedcisú potrebné znalosti o subatomárnych časticiach, znie takto: mať informácie o vnútornej štruktúre atómu. Takéto tvrdenie však obsahuje iba zlomok pravdy. Vedci v skutočnosti študujú nielen vnútornú štruktúru atómu - hlavnou oblasťou ich výskumu sú zrážky najmenších častíc hmoty. Keď sa tieto častice, ktoré majú obrovskú energiu, navzájom zrazia vysokou rýchlosťou, v doslovnom zmysle slova sa zrodí nový svet a úlomky hmoty, ktoré zostanú po zrážkach, pomôžu odhaliť tajomstvá prírody, ktoré vždy zostali záhadou vedcom.
