Subatomære partikler du bør kjenne til

Elementære og subatomære partikler

De tre viktigste subatomære partiklene til et atom er protoner, nøytroner og elektroner. Mats Persson / Getty Images

De atom er de minste materiepartikkel enn kan ikke deles ved hjelp av en kjemisk måte, men atomer består av mindre biter, kalt subatomære partikler. Bryte det ned enda mer, de subatomære partiklene ofte består av elementærpartikler . Her er en titt på de tre viktigste subatomære partiklene i et atom, deres elektriske ladninger, masser og egenskaper. Derfra kan du lære om noen viktige elementærpartikler.

Protoner

Protoner er positivt ladede partikler som finnes i atomkjernen. goktugg / Getty Images

Den mest grunnleggende enheten til et atom er protonet fordi antallet protoner i et atom bestemmer dets identitet som et grunnstoff. Teknisk sett kan et solitært proton betraktes som et atom av et element (hydrogen, i dette tilfellet).

Nettokostnad: +1

Hvilemasse: 1,67262 × 10⁻²⁷kg

Nøytroner

Som protoner finnes nøytroner i atomkjernen. De er omtrent like store som protoner, men har ingen netto elektrisk ladning. alengo / Getty Images

De atomkjernen består av to subatomære partikler som er bundet sammen av den sterke kjernekraften. En av disse partiklene er protonet. Den andre er nøytronet . Nøytroner har omtrent samme størrelse og masse som protoner, men de mangler en netto elektrisk ladning eller er elektrisk nøytral . Antall nøytroner i et atom påvirker ikke dets identitet, men bestemmer sin isotop .

Nettoladning: 0 (selv om hvert nøytron består av ladede subatomære partikler)

Hvilemasse: 1,67493 × 10⁻²⁷kg (litt større enn et proton)

Elektroner

Elektroner er små negativt ladede partikler. De går i bane rundt kjernen til et atom. Lawrence Lawry / Getty Images

Den tredje hovedtypen av subatomære partikler i et atom er elektronet . Elektroner er mye mindre enn protoner eller nøytroner og går typisk i bane rundt en atomkjerne i relativt stor avstand fra kjernen. For å sette elektronets størrelse i perspektiv, er et proton 1863 ganger mer massivt. Fordi elektronets masse er så lav, tas kun protoner og nøytroner i betraktning når man beregner massetallet til et atom.

Nettokostnad: -1

Hvilemasse: 9,10938356 × 10⁻³¹kg

Fordi elektronet og protonet har motsatte ladninger, tiltrekkes de av hverandre. Det er også viktig å merke seg at ladningen til et elektron og et proton, mens motsatt, er like store. Et nøytralt atom har like mange protoner og elektroner.

Fordi elektroner går i bane rundt atomkjerner, er de subatomære partiklene som påvirker kjemiske reaksjoner. Tap av elektroner kan føre til dannelse av positivt ladede arter kalt kationer. Å få elektroner kan gi negative arter kalt anioner. Kjemi er i hovedsak studiet av elektronoverføring mellom atomer og molekyler.

Elementærpartikler

Sammensatte partikler består av to eller flere elementærpartikler. Elementærpartikler kan ikke deles videre inn i mindre underenheter. BlackJack3D / Getty Images

Subatomære partikler kan klassifiseres som enten komposittpartikler eller elementærpartikler. Komposittpartikler består av mindre partikler. Elementærpartikler kan ikke deles inn i mindre enheter.

Standardmodellen for fysikk inkluderer minst:

• 6 smaker av kvarker: opp, ned, topp, bunn, merkelig, ladning
• 6 typer leptoner: elektron, myon, tau, elektronnøytrino, myonnøytrino, tau nøytrino
• 12 gauge bosoner, som inkluderer fotonet, 3 W og Z bosoner, og 8 gluoner
• Higgs boson

Det er andre foreslåtte elementære partikler, inkludert graviton og magnetisk monopol.

Så elektronet er en subatomær partikkel, en elementær partikkel og en type lepton. Et proton er en subatomisk sammensatt partikkel som består av to opp-kvarker og en ned-kvark. Et nøytron er en subatomisk sammensatt partikkel som består av to nedkvarker og en oppkvark.

Hadroner og eksotiske subatomære partikler

Pi-plus meson, en type hadron, som viser kvarker (i oransje) og gluoner (i hvitt). Dorling Kindersley / Getty Images

Komposittpartikler kan også deles inn i grupper. For eksempel er et hadron en sammensatt partikkel som består av kvarker som holdes sammen av den sterke kraften på omtrent samme måte som protoner og nøytroner binder seg sammen for å danne atomkjerner.

Det er to hovedfamilier av hadroner: baryoner og mesoner. Baryoner består av tre kvarker. Mesoner består av en kvark og en anti-kvark. I tillegg er det eksotiske hadroner, eksotiske mesoner og eksotiske baryoner, som ikke passer til de vanlige definisjonene av partiklene.

Protoner og nøytroner er to typer baryoner, og dermed to forskjellige hadroner. Pioner er eksempler på mesoner. Selv om protoner er stabile partikler, er nøytroner bare stabile når de er bundet i atomkjerner (halveringstid på ca. 611 sekunder). Andre hadroner er ustabile.

Enda flere partikler er spådd av supersymmetriske fysikkteorier. Eksempler inkluderer nøytralinoer, som er superpartnere til nøytrale bosoner, og sleptoner, som er superpartnere til leptoner.

Det er også antimaterie partikler tilsvarende materiepartiklene. For eksempel, positronen er en elementær partikkel som er motstykket til elektronet. Som et elektron har det et spinn på 1/2 og en identisk masse, men det har en elektrisk ladning på +1.