Subatomære partikler:byggestenene mindre end et atom

Af Doug Bennett (Opdateret 30. august 2022)

Mens atomer er de mindste enheder af stof med konsistente egenskaber, ligger det sande grundlag for den fysiske verden i partikler, der er endnu mindre end atomer - subatomære partikler. Disse grundlæggende bestanddele – inklusive protoner, neutroner, elektroner, kvarker og radioaktive alfa- og beta-partikler – sammensætter og afmonterer nogle gange stoffet omkring os.

Protoner

Opdaget af Ernest Rutherford i 1919, protoner bor i atomkerner og bærer en positiv elektrisk ladning. Hver protons masse er groft sagt en atommasseenhed (amu), og sammen med neutroner tegner de sig for det meste af et atoms masse. Antallet af protoner definerer et grundstofs atomnummer.

Neutroner

James Chadwick identificerede neutroner i 1932. Ligesom protoner er neutroner omkring en amu i masse, men er elektrisk neutrale. Variationer i neutrontal giver anledning til isotoper af et enkelt grundstof.

Elektroner

Sir J.J. Thomson observerede først elektroner i 1897. Elektroner kredser om kernen i en elektronsky, som har en masse, der er 1.840 gange mindre end en protons og en negativ ladning. Elektroner driver kemisk binding gennem tab, forstærkning eller deling med andre atomer.

Alfapartikler

Alfa-partikler består af to protoner og to neutroner - kernen i et heliumatom. De udsendes under alfa-henfald af tunge, ustabile kerner. Selvom alfapartikler har lav energi og kort rækkevidde, kan de være yderst skadelige for biologisk væv ved kontakt.

Beta-partikler

Beta-partikler er højenergielektroner (β⁻) eller positroner (β⁺), produceret af beta-henfald. De rejser med hastigheder tæt på lyset og trænger op til 100 gange dybere ind i materialer end alfapartikler.

Quarks

Kvarker er de mindste kendte subatomære enheder og udgør de sande elementære partikler af stof. Seks smagsvarianter - op, ned, charme, mærkelig, top, bund - findes, hver med en af ​​tre "farve" ladninger (rød, blå, grøn). Protoner er lavet af to op og en ned kvark; neutroner omfatter to ned- og en op-kvark.

For mere detaljeret videnskabelig baggrund, se Wikipedia-indlægget om partikler og NIST-definitionen af atommasseenheden .