Частинки, з яких складаються атоми, можнауявляти собі по-різному - наприклад, у вигляді круглих пилинок. Вони настільки малі, що кожну таку порошинку неможливо розглянути окремо. Все речовина, яка знаходиться в навколишньому світі, складається з таких частинок. Що ж являють собою ті частинки, з яких складаються атоми?
Субатомна частка є одним з тих«Цеглинок», з яких побудований весь навколишній світ. До таких частинок відносять протони і нейтрони, які входять до складу атомних ядер. Також до цієї категорії відносяться і електрони, що обертаються навколо ядер. Іншими словами, субатомні частинки в фізиці - це протони, нейтрони і електрони. У звичному для людини світі, як правило, не зустрічається частинок іншого роду - живуть вони надзвичайно мало. Коли їх вік закінчується, відбувається їх розпад на звичайні частинки.
Кількість же тих субатомних частинок, якіживуть відносно недовго, на сьогоднішній день обчислюється сотнями. Їх число настільки велике, що вчені вже не використовують звичайних назв для їх позначення. Як і зірок, їм нерідко присвоюються числові і буквені позначення.
До числа найважливіших характеристик будь-якоїсубатомной частки відносять спин, електричний заряд, а також маса. Так як нерідко вага частинки виявляється пов'язаним з масою, деякі з частинок традиційно звуться «важких». Рівняння, яке вивів Ейнштейн (E = mc2), вказує на те, що маса субатомной частки безпосередньо залежить від її енергії і від швидкості. Що стосується електричного заряду, то він завжди кратний фундаментальної одиниці. Наприклад, якщо заряд протона дорівнює +1, то заряд електрона складає -1. Однак деякі з субатомних частинок, наприклад, фотон або нейтрино, не мають електричного заряду взагалі.
Також важливою характеристикою є час життячастинки. Зовсім недавно вчені були впевнені, що електрони, фотони, а також нейтрино і протони абсолютно стабільні, і їх час життя практично нескінченно. Однак це не зовсім так. Нейтрон, наприклад, залишається стабільним тільки до того часу, поки він не «звільняється» з ядра атома. Після цього час його життя в середньому становить 15 хвилин. Все нестабільні частинки зазнають процес квантового розпаду, який ніколи не може бути повністю передбачуваним.
Атом вважався неподільним - до тих пір, поки небуло відкрито його будова. Приблизно сто років тому Резерфорд зробив свої знамениті досліди, які полягали в бомбардування тонкого листа потоком альфа-частинок. З'ясувалося, що атоми речовини є практично порожніми. А в центрі атома знаходиться все те, що ми називаємо ядром атома - воно приблизно в тисячу разів менше самого атома. На той момент вчені вважали, що атом складається з двох типів часток - ядра і електронів.
Згодом у вчених виникло питання:чому протон, електрон і позитрон тримаються разом, і не розпадаються в різні боки під впливом кулонівських сил? А також для вчених того часу залишалося неясним: якщо ці частинки є елементарними, то з ними нічого не може статися, і вони повинні жити вічно.
З розвитком квантової фізики дослідникиз'ясували, що нейтрон схильний розпаду, і при цьому досить швидкому. Він розпадається на протон, електрон і ще щось, що неможливо було вловити. Останнє було помічено через брак енергії. Тоді вчені припускали, що список елементарних частинок вичерпаний, однак тепер відомо, що це далеко не так. Була відкрита нова частинка під назвою нейтрино. Вона не несе ніякого електричного заряду і має надзвичайно малою масою.
Нейтрон - субатомна частка, яка володієнейтральним електричним зарядом. Її маса практично в 2 тисячі разів перевищує масу електрона. Так як нейтрони відносяться до класу нейтральних частинок, то взаємодіють вони безпосередньо з ядрами атомів, а не з їх електронними оболонками. Також у нейтронів є магнітний момент, що дозволяє вченим досліджувати мікроскопічну магнітну структуру речовини. Нейтронне випромінювання є нешкідливим навіть для біологічних організмів.
Вчені з'ясували, що ці «цеглинки матерії»складаються з трьох кварків. Протон є позитивно зарядженою часткою. Маса протона перевершує масу електрона в 1836 разів. Один протон і один електрон, з'єднуючись, утворюють найпростіший хімічний елемент - атом водню. До недавнього часу вважалося, що протони не можуть міняти свій радіус в залежності від того, які електрони обертаються над ними. Протон є електрично зарядженою часткою. З'єднуючись з електроном, він перетворюється в нейтрон.
Електрон вперше був виявлений англійським фізикомДж. Томсоном в 1897 р Ця частка, як зараз вважають вчені, є елементарним, або точковим об'єктом. Так називається субатомна частка в атомі, яка не має власної структури - не перебуває з будь-яких інших, більш дрібних, складових. У союзі з протоном і нейтроном електрон утворює атом. Зараз вчені ще не з'ясували, з чого ж складається ця частка. Електрон є часткою, яка володіє нескінченно малим електричним зарядом. Саме слово «електрон» в перекладі з давньогрецької означає «бурштин» - адже саме бурштин вчені Еллади використовували для того, щоб досліджувати явища електрики. Цей термін був запропонований британським фізиком в 1894 р Дж. Стоні.
Найпростіша відповідь на питання про те, навіщо вченимнеобхідне знання про субатомних частинках, звучить так: щоб мати інформацію про внутрішню будову атома. Однак таке твердження містить в собі лише частку істини. Насправді, вчені вивчають не просто внутрішня будова атома - основним полем їх досліджень є зіткнення найдрібніших частинок речовини. Коли ці частинки, що володіють величезною енергією, стикаються один з одним на великих швидкостях, в буквальному сенсі слова відбувається народження нового світу, а осколки матерії, що залишаються після зіткнень, допомагають розкрити таємниці природи, завжди залишалися загадкою для вчених.
