Какво представлява субатомната частица?

Частиците, които образуват атомите, могат да се представят по различни начини - например под формата на кръгли прахови частици. Те са толкова малки, че всеки такъв петно ​​не може да се разглежда отделно. Цялото вещество, което се намира в околния свят, се състои от такива частици. Какви са частиците, които съставят атомите?

дефиниция

Субатомната частица е една от онези "тухли", от които се изгражда целият околен свят. Тези частици включват протони и неутрони, които са част от атомните ядра. Електроните, въртящи се около ядра също принадлежат към тази категория. С други думи, субатомните частици във физиката са протони, неутрони и електрони. Като правило, в свят, обичаен за човек, не се появяват частици от различен вид - те живеят изключително малко. Когато техният век свърши, настъпва разпадането им в обикновени частици.

Броят на тези субатомни частици, които живеят сравнително накратко, досега, номерирани в стотиците. Техният брой е толкова голям, че учените вече не използват обичайните имена за тяхното предназначение. Подобно на звездите, те често получават числови и азбучни означения.

Основни характеристики

Сред най-важните характеристики на всяка субатомна частица са спин, електрически заряд и също маса. Тъй като честото тегло на частицата се оказва свързано с масата, някои от частиците се наричат ​​традиционно "тежки". Уравнението, получено от Айнщайн (E = mc2), показва, че масата на субатомната частица зависи пряко от нейната енергия и от скоростта. Що се отнася до електрическия заряд, то винаги е кратно на основната единица. Например, ако протонното зареждане е +1, тогава зарядът на електрона е -1. Някои от субатомните частици, например фотон или неутрин, изобщо нямат електрически заряд.

Също така важна характеристика е животът на частиците. Напоследък учените са убедени, че електроните, фотоните, както и неутрините и протоните са напълно стабилни и животът им е почти безкраен. Това обаче не е напълно вярно. Неутронът, например, остава стабилен само докато се освободи от ядрото на атома. След това животът му е средно 15 минути. Всички нестабилни частици претърпяват процес на квантово разпадане, който никога не може да бъде напълно предвидим.

Изследване на частици

Атомът е смятан за неделим - докато не се открие структурата му. Преди около век Ръдърфорд продуцира известните си експерименти, които се състоят в бомбардиране на тънък лист поток от алфа частици. Оказа се, че атомите на материята са на практика празни. И в центъра на атома е всичко, което наричаме ядрото на атома - то е около хиляда пъти по-малко от самия атом. По това време учените вярват, че атомът се състои от два типа частици - ядрото и електроните.

С течение на времето учените имат въпроса: защо протона, електронът и позитронът се придържат заедно и не се разпадат в различни посоки под влиянието на силите на Кулон? И за учените от онова време остава неясно: ако тези частици са елементарни, нищо не може да им се случи и те трябва да живеят вечно.

С развитието на квантовата физика изследователите установиха, че неутронът е склонен да се разпадне и в същото време доста бързо. Тя се разпада на протон, електрон и нещо друго, което е невъзможно да се улови. Последното се вижда от липсата на енергия. Тогава учените предположиха, че списъкът на елементарните частици е изчерпан, но сега е известно, че това е далеч от случая. Открита е нова частица, наречена неутрино. Той не носи електрически заряд и има изключително ниска маса.

неутрон

Неутронът е субатомна частица, която има неутрален електрически заряд. Масата му е почти 2000 пъти по-голяма от масата на електрона. Тъй като неутроните принадлежат към класа на неутралните частици, те взаимодействат директно с ядрата на атомите, а не с техните електронни черупки. Неутроните също имат магнитен момент, който позволява на учените да изследват микроскопичната магнитна структура на материята. Неутронната радиация е безвредна дори за биологичните организми.

Субатомна частица - протон

Учените са открили, че тези "тухли на материята" се състоят от три кварка. Протонът е положително заредена частица. Масата на протона надвишава електронната маса от 1836 пъти. Един протон и един електрон, свързващи, образуват най-простия химически елемент - водороден атом. Доскоро се смятало, че протоните не могат да променят своя радиус, в зависимост от това кои електрони се въртят над тях. Протона е електрически заредена частица. Свързването с електрона се превръща в неутрон.

електрон

Електронът е открит за пръв път от английския физик Дж. Томсън през 1897 г. Тази частица, както учените вече вярват, е елементарен или точков обект. Това е името на субатомна частица в атом, който няма собствена структура - не се състои от други, по-малки компоненти. Във връзка с протона и неутрона, един електронен образува атом. Сега учените все още не са разбрали от какво се състои тази частица. Електронът е частица, която има незначително електрическо заряд. Самата дума "електрон" в превод от древногръцки означава "кехлибар" - в края на краищата беше кехлибарено, че учените от Хела използвали за изследване на явленията електричество. Този термин е предложен от английския физик през 1894 г. Дж. Стъни.

Защо трябва да изучаваме елементарните частици?

Най-простият отговор на въпроса защо учените се нуждаят от знания за субатомните частици звучи така: за да има информация за вътрешната структура на атома. Това твърдение обаче съдържа само част от истината. Всъщност учените изучават не само вътрешната структура на един атом - основната област на тяхното изследване е сблъсъкът на най-малките частици на материята. Когато тези частици с огромна енергия, се сблъскват една с друга при високи скорости, в буквалния смисъл на думата има раждане на един нов свят, както и фрагменти от останалата след сблъсъка значение, което помага да разкрие тайните на природата, винаги е бил загадка за учените.