Subatomické častice

Hlavné subatomické častice

Čo sú subatomické častice?

Ten Subatomické častice Sú menšie ako atóm a nachádzajú sa v prírode, takmer všetci sú jeho súčasťou. Dobre poznáme hlavné a najstabilnejšie, ktoré sú elektrónom, protónom a neutrónom.

Celá hmota sa skladá z týchto častíc, hoci existujú aj iné, hoci jeho existencia bola po dlhú dobu ignorovaná. Prvé atómové modely, z niekoľkých storočí pred Kristom, predpokladali, že atómy boli nedeliteľné, niečo ako guľky, ktoré pri kombinácii určitým spôsobom vyvolali rôzne prvky.

Keď sa zistilo, že to tak nebolo, vďaka objavom elektrónu v 19. storočí a atómovému jadru na začiatku 20. storočia vedci uvažovali, či tieto častice majú vnútornú štruktúru.

Ukázalo sa, že protón aj neutrón sú častice zložené z ešte menších, ktoré nemajú vnútornú štruktúru: sú to elementárne častice.

Preto sú subatomické častice rozdelené do:

• Kompozitné častice.
• Elementárne častice.

Elementárne častice sú kvarky, gluóny a leptóny. Kvarky a gluóny tvoria protóny a neutróny, zatiaľ čo elektrón, elementárna častica, je lepton.

Objav subatomických častíc

Objavy subatomických častíc sa začali z devätnásteho storočia a prvým, ktorý sa našiel, bol elektrón.

Do roku 1890 boli fyzici veľmi zaneprázdnení štúdiom žiarenia a prenosu elektromagnetických vĺn. J. J. Thomson bol jedným z nich a uskutočnil početné experimenty s trubicou, do ktorej bol vzduch extrahovaný a nasadený na pár elektród.

J. J. Thomson

Keď sa použilo napätie, vyrábali sa tajomné lúče nazývané katódové lúče, ktorých povaha nebola známa, až do j. J. Thomson (1856-1940) zistil, že pozostávajú z negatívne nabitých častíc.

Thomson získal kvocient medzi záťažou a hmotnosťou týchto častíc: 1.76 x 10⁸ C/g, kde C znamená coulomblom, Jednotka pre elektrický náboj v medzinárodnom systéme jednotiek a G je gram.

Môže vám slúžiť: Light Rafrakt: prvky, zákony a experimenty

A našiel dve veľmi dôležité veci, prvé, že hmotnosť častíc bola extrémne malá, a po druhé, že táto hodnota bola rovnaká pre všetky z nich, bez ohľadu na to, čo boli elektródy vyrobené.

Hodnota zaťaženia našla krátko na začiatku 20. storočia americký fyzik Robert Millikan (1868-1953) a jeho spolupracovníkmi vďaka experimentu olejová kvapka.

Atómové jadro: protóny a neutróny

Portrét Henri Becquerel

Na konci 19. storočia objavil Henri Becquerel (1852-1908) fenomén prírodnej rádioaktivity, ktorý zaujal iných fyzikov, ako sú manželia Marie a Pierre Curie, ako aj neozygotný Ernest Rutherfordford.

Ten zistil tri rôzne typy žiarenia zo vzoriek uránu, známy rádioaktívny prvok. Pomenoval ich prvými tromi písmenami gréckej abecedy: a, β a y.

Experimenty Rutherford Disperzia

Mladý Ernest Rutherford

Pomocou a častíc α, veľmi energických a pozitívne načítaných, Rutherford Bombard.

Ale zvedavo, malá časť častíc bola odklonená a niekoľko dokonca sa odrazilo v opačnom smere. Ten bol nepredstaviteľný, pretože ako povedal Rutherford, bolo to ako strieľať s puškou tenký vreckovku a vidieť, že guľky sa vracajú.

Dôvod, prečo sa častice α líšia, je to, že v hárku je niečo, čo ich odpudzuje, a preto musí byť pozitívne nabité. Toto je atómové jadro, malé, ale obsahuje takmer celú hmotnosť atómu.

Objav neutrónu

James Chadwick

Neutrón trval trochu dlhšie a bol spôsobený anglickým fyzikom Jamesom Chadwickom (1891-1974), študentom Rutherfordu. Samotný Rutherford navrhol existenciu častíc bez záťaže v jadre, aby vysvetlil, prečo to nie je rozpadnuté z dôvodu elektrostatického odporu.

Experimenty Chadwick odhalili v roku 1932 existenciu hmotnosti veľmi podobnej hmotnosti ako protón, ale bez záťaže. Z tohto dôvodu nazývali jej neutrón a vedľa protónu sú základnými zložkami atómového jadra.

Môže vám slúžiť: elektromagnetická energia: vzorec, rovnice, použitia, príklady

Hlavné subatomické častice

Všeobecne sa subatomické častice charakterizujú tým, že majú:

• Masa.
• Nabíjačka.
• Točiť sa.

Spin je kvalita analogická s rotáciou na osi, ale úplne kvantovej povahy. A na druhej strane, existujú častice s zaťažením a hmotnosťou 0, napríklad fotón.

Elektrón

Elektrón je stabilná subatomická častice, negatívne zaťažená a patriaci do skupiny Leptones, ktorá je tým s najnižšou hmotnosťou. Je nevyhnutnou súčasťou atómu, môže však existovať izolovaný z toho vo forme bezplatné elektróny.

V skutočnosti je to najmenší elektrický náboj, ktorý sa nachádza v prírode.

Jeho hlavné charakteristiky sú:

• Hmotnosť: 9.1 x 10^-31 kg
• Zaťaženie: E = -1.6 x 10^-19 C
• Točenie: ± ½
• Antipartica: Pozitron.

Elektrón je zodpovedný za tvorbu chemických väzieb, ako aj za elektrické a tepelné vedenie. A vďaka kvantovej mechanike vieme, že elektrón má duálne správanie: vlna a častice súčasne.

Protón

Je to elektricky zaťažená častica, ktorej zaťaženie je rovnaká ako záťaž elektrónu, ale opačnej značky.

Protón nie je elementárnou časticou ako elektrón, ale je zložený z troch kvarkov zjednotených Gluony A je to oveľa masívnejšie ako elektrón.

Na rozdiel od toho je protón obmedzený na atómové jadro a jeho množstvo určuje, aký prvok je, ako aj jeho vlastnosti.

• Hmotnosť: 1.672 x 10^-27 kg
• Zaťaženie: E = +1.6 x 10^-19 C
• Točenie: ½
• Antipartica: Antiprotón.

Neutrón

Neutrón vedľa protónu tvorí atómové jadro a pozostáva tiež z troch kvarkov: dva z typu Dole a jeden z typu Nahor.

• Hmotnosť: 1.675 x 10^-27 kg
• Žiadne čisté zaťaženie.
• Točenie: ½.

Je to stabilná častica v atómovom jadre, ale ako voľná častica klesá s polovičným životom asi 10.Približne 3 minúty. Jeho hmotnosť je sotva väčšia ako hmota protónu a ako sme už povedali, chýba mu čisté zaťaženie.

Môže vám slúžiť: latentné teplo

Počet neutrónov atómu je dôležitý, pretože hoci neurčuje povahu prvku, ako to robí protón, určuje triedu izotopov.

Izotopy prvku sú varianty toho istého a ich správanie sa môže navzájom odlišovať. Existujú stabilné a nestabilné, napríklad vodík má ako izotopy Deutérium a trícium.

Bombardovanie atómov neutrónov určitých zlúčenín uránu a plutónium, jadro je kožušina. Reakcia jadrového reťazca, ktorá sa vyskytuje, je schopná vyžarovať veľké množstvo energie.

Kvarky

Sú zložkami protónov a neutrónov. Doteraz bolo nájdených 6 typov kvarkov, ale žiadna ako voľná častica, ale spojená s tvorbou iných kompozitných častíc.

Dôkazy o jeho existencii sa získali experimentmi vykonanými od 60. rokov, s lineárnym akcelerátorom Stanford a potom v CERN.

• Zaťaženie: +2/3e, -1/3e
• Točenie: ½
• Antiparticle: Antiquark.

Ostatné častice

Od roku 1930 nasledovali objavy nových častíc, mnohí predpovedali teória. Štandardný model častíc uvažuje o existencii 17 typov základných častíc, medzi kvarkmi, leptónmi, bosónmi a bozónom Higgs.

Majú tiež svoje príslušné antipartice, ktoré sú pri interakcii zničené a vytvárajú nové častice. Tu sú niektoré z nich:

-Pozitrón, identický s elektrónom, ale s kladným zaťažením.

-Neutrín, bez záťaže.

-mezon.

-Bosones, ktoré sú nositeľmi základných interakcií, s výnimkou gravitácie.

-Bozón Higgs, zodpovedný za hmotnosť.

-Gravitón, je navrhovaná častica na vysvetlenie gravitácie, ale stále neexistuje dôkaz, že existuje.

Odkazy

1. Chang, R. 2013. Chémia. 11 VA. Vydanie. MC Graw Hill Education.
2. Cobian, J. Štandardný model častíc. Získané z: SNE.je.
3. Fernández de Sala, P. Elementárne častice, zložené častice a virtuálne častice. Zotavené z: ific.UV.je.
4. Giambattista, a. 2010. Fyzika. Druhý. Edimatizovať. McGraw Hill.
5. Olmo, m. Protóny a neutróny. Obnovené z: hyperfyziky.Fytrický.Gsu.Edu.