Subatomiske partikler

Hoved subatomiske partikler

Hva er subatomiske partikler?

De Subatomiske partikler De er mindre enn atomet og finnes i naturen, nesten alle er en del av det. Vi kjenner godt det viktigste og mest stabile, som er elektronet, protonet og nøytronet.

All materie er sammensatt av disse partiklene, selv om det er andre, selv om dens eksistens i lang tid ble ignorert. De første atommodellene, fra noen århundrer før Kristus, antok at atomer var udelelige, noe som klinkekuler som når de ble kombinert på en viss måte ga opphav til de forskjellige elementene.

Da det ble kjent at det ikke var slik, takket være elektronens funn på 1800 -tallet og atomkjernen på begynnelsen av 1900 -tallet, lurte forskere på om disse partiklene hadde en indre struktur.

Det viste seg at både protonet og nøytronet er partikler sammensatt av enda mindre, som ikke har noen indre struktur: de er de grunnleggende partiklene.

Det er grunnen til at subatomiske partikler er delt inn i:

• Sammensatte partikler.
• Elementære partikler.

Elementære partikler er kvarker, gluoner og leptoner. Quarks and Gluons utgjør protoner og nøytroner, mens elektronet, en elementær partikkel, er en lepton.

Oppdagelse av subatomiske partikler

Funnene til de subatomiske partiklene begynte fra det nittende århundre, og den første som ble funnet var elektronet.

I 1890 var fysikere veldig opptatt med å studere stråling og overføring av elektromagnetiske bølger. J. J. Thomson var en av dem og gjennomførte en rekke eksperimenter med et rør som luften hadde blitt trukket ut og satt på et par elektroder.

J. J. Thomson

Når en spenning ble påført, ble mystiske stråler produsert, kalt katodestråler, hvis natur var ukjent, til j. J. Thomson (1856-1940) oppdaget at de besto av negativt ladede partikler.

Thomson oppnådde kvotienten mellom belastningen og massen til disse partiklene: 1.76 x 10⁸ C/G, der C betyr Coulomb, Enheten for elektrisk lading i det internasjonale systemet med enheter og G er Gram.

Kan tjene deg: Lett refraksjon: elementer, lover og eksperiment

Og han fant to veldig viktige ting, den første at partiklenes masser var ekstremt liten, og for det andre at denne verdien var den samme for dem alle, uavhengig av hva elektrodene ble laget.

Verdien av belastningen ble funnet kort tid etter, på begynnelsen av 1900-tallet, av den amerikanske fysikeren Robert Millikan (1868-1953) og hans samarbeidspartnere, takket være eksperimentet av Oldråpen.

Atomkjernen: protoner og nøytroner

Henri Becquerel Portrait

På slutten av 1800-tallet hadde Henri Becquerel (1852-1908) oppdaget fenomenet naturlig radioaktivitet, som fascinerte andre fysikere som ektefellene Marie og Pierre Curie, samt den neozygot Ernest Rutherford.

Sistnevnte fant tre forskjellige typer stråling fra uranprøver, et kjent radioaktivt element. Han kalte dem med de tre første bokstavene i det greske alfabetet: α, β og γ.

Rutherford -spredningseksperimenter

Den unge Ernest Rutherford

Ved hjelp av α -partiklene, veldig energisk og positivt lastet, bombard, Rutherford Bombard.

Men merkelig nok ble en liten brøkdel av partikler avledet og noen få til og med spratt i motsatt retning. Sistnevnte var utenkelig, for som Rutherford sa, det var som å skyte med en rifle et tynt lommetørkle og se at kulene kommer tilbake.

Årsaken til at α -partiklene avviker er at det i arket er noe som frastøter dem og derfor må lades positivt. Dette er atomkjernen, liten i størrelse, men det inneholder nesten hele atommassen.

Oppdagelsen av nøytron

James Chadwick

Nøytronet tok litt lengre tid å bli funnet og skyldtes den engelske fysikeren James Chadwick (1891-1974), Rutherford Student. Rutherford hadde selv foreslått eksistensen av en partikkel uten belastning i kjernen, for å forklare hvorfor dette ikke blir oppløst på grunn av elektrostatisk frastøtning.

Chadwick -eksperimenter avslørte i 1932 eksistensen av en masse av masse veldig lik den for protonen, men uten belastning. Det er grunnen til at de kalte henne nøytron og ved siden av protonet er de de essensielle komponentene i atomkjernen.

Kan tjene deg: elektromagnetisk energi: formel, ligninger, bruksområder, eksempler

De viktigste subatomiske partiklene

Generelt er subatomiske partikler preget av å ha:

• Masse.
• Elektrisk ladning.
• Snurre rundt.

Spinnet er en kvalitet som er analog med rotasjon på aksen, men av en helt kvantum natur. Og på den annen side er det partikler med belastning og masse 0, for eksempel foton.

Elektron

Elektronet er en stabil subatomisk partikkel, negativt lastet og tilhører Leptones -gruppen, og er den med den laveste massen. Det er en essensiell del av atomet, men det kan eksistere isolert fra dette, i form av gratis elektroner.

Det er faktisk den minste elektriske ladningen som finnes i naturen, så alle andre er multiplum av elektronet, i henhold til kvantiseringen av belastningen.

Dets viktigste egenskaper er:

• Messe: 9.1 x 10^-31 kg
• Last: E = -1.6 x 10^-19 C
• Spin: ± ½
• Antipartikkel: Positron.

Elektronet er ansvarlig for dannelse av kjemiske bindinger, så vel som i elektrisk og termisk ledning. Og takket være kvantemekanikk, vet vi at elektronet har en dobbel oppførsel: bølge og partikkel samtidig.

Proton

Det er en elektrisk belastet partikkel, hvis belastning er den samme i størrelsesorden som elektronet, men av det motsatte tegnet.

Protonet er ikke en elementær partikkel som elektronet, men er sammensatt av tre kvarker forenet av Gluones Og det er mye mer massivt enn elektronet.

I motsetning til dette er protonet begrenset til atomkjernen, og mengden bestemmer hvilket element det er, så vel som dens egenskaper.

• Messe: 1.672 x 10^-27 kg
• Last: E = +1.6 x 10^-19 C
• Spin: ½
• Antipartikkel: Antiproton.

Neutron

Nøytronet ved siden av protonet danner atomkjernen og består også av tre kvarker: to av typen Ned og en av typen OPP.

• Messe: 1.675 x 10^-27 kg
• Ingen nettbelastning.
• Spin: ½.

Det er en stabil partikkel i atomkjernen, men som en fri partikkel avtar den med en halvliv på omtrent 10.Cirka 3 minutter. Massen er knapt større enn protonen, og som vi har sagt, mangler den netto belastning.

Kan tjene deg: latent varme

Antallet nøytroner av et atom er viktig, for selv om det ikke bestemmer elementets natur, som proton gjør, bestemmer det isotopklassen.

Isotoper av et element er varianter av det samme, og deres oppførsel kan være ganske forskjellige fra hverandre. Det er stabilt og ustabilt, for eksempel hydrogen har som isotoper Deuterium og tritium.

Bombarderende nøytronatomer av visse uran- og plutoniumforbindelser, kjernen er pels. Atomkjedingsreaksjonen som oppstår er i stand til å avgi en stor mengde energi.

Quarks

De er bestanddelene av protoner og nøytroner. Så langt er det funnet 6 typer kvarker, men ingen som en fri partikkel, men assosiert for å danne andre sammensatte partikler.

Bevisene for dens eksistens ble oppnådd gjennom eksperimenter som ble utført siden 60 -tallet, med Stanford lineær akselerator og deretter i CERN.

• Last: +2/3e, -1/3e
• Spin: ½
• Antipartikkel: Antiquark.

Andre partikler

Fra 1930 funnene av nye partikler fulgt, mange spådd av teorien. Standardpartikkelmodellen vurderer eksistensen av 17 typer grunnleggende partikler, mellom kvarker, leptoner, bosoner og boson av Higgs.

De har også sine respektive antipartikler, som når interaksjon blir tilintetgjort, og genererer nye partikler. Her er noen av dem:

-Positron, identisk med elektronet, men med positiv belastning.

-Neutrino, uten belastning.

-Meson.

-Bosoner, som er bærerne av de grunnleggende interaksjonene, bortsett fra tyngdekraften.

-Bosonet til Higgs, ansvarlig for massen.

-Gravitón, er en foreslått partikkel for å forklare tyngdekraften, men det er fremdeles ingen bevis for at det er.

Referanser

1. Chang, R. 2013. Kjemi. 11va. Utgave. Mc Graw Hill Education.
2. Cobian, J. Standard partikkelmodell. Gjenopprettet fra: SNE.er.
3. Fernández de Sala, P. Elementære partikler, forbindelsespartikler og virtuelle partikler. Gjenopprettet fra: ific.UV.er.
4. Giambattista, a. 2010. Fysikk. 2. Ed. McGraw Hill.
5. Olmo, m. Protoner og nøytroner. Gjenopprettet fra: hyperfysikk.PHY-ASTR.GSU.Edu.