Atom je najmanja čestica hemijskog elementa koja zadržava sva svoja hemijska svojstva. Atom se sastoji od jezgra, koje ima pozitivan električni naboj, i negativno nabijenih elektrona. Naboj jezgra bilo kog hemijskog elementa jednak je proizvodu Z sa e, gde je Z redni broj datog elementa u periodnom sistemu hemijskih elemenata, a e vrednost elementarnog električnog naboja.
Elektron je najmanja čestica materije sa negativnim električnim nabojem e = 1,6 · 10 -19 kulona, uzeta kao elementarni električni naboj. Elektroni, koji rotiraju oko jezgra, nalaze se na elektronskim omotačima K, L, M, itd. K je ljuska najbliža jezgru. Veličina atoma određena je veličinom njegove elektronske ljuske. Atom može izgubiti elektrone i postati pozitivan ion, ili vezati elektrone i postati negativan ion. Naboj jona određuje broj izgubljenih ili vezanih elektrona. Proces pretvaranja neutralnog atoma u nabijeni ion naziva se jonizacija.
Atomsko jezgro(centralni dio atoma) sastoji se od elementarnih nuklearnih čestica - protona i neutrona. Poluprečnik jezgra je oko sto hiljada puta manji od poluprečnika atoma. Gustoća atomskog jezgra je izuzetno velika. Protoni- To su stabilne elementarne čestice sa jednim pozitivnim električnim nabojem i masom 1836 puta većom od mase elektrona. Proton je jezgro najlakšeg elementa, vodonika. Broj protona u jezgru je Z. Neutron je neutralna (bez električnog naboja) elementarna čestica čija je masa vrlo blizu masi protona. Budući da je masa jezgra zbir mase protona i neutrona, broj neutrona u jezgru atoma jednak je A - Z, gdje je A maseni broj datog izotopa (vidi). Proton i neutron koji čine jezgro nazivaju se nukleoni. U jezgri, nukleoni su vezani posebnim nuklearnim silama.
Atomsko jezgro sadrži ogromnu količinu energije koja se oslobađa tokom nuklearnih reakcija. Nuklearne reakcije nastaju kada atomska jezgra stupaju u interakciju s elementarnim česticama ili s jezgrama drugih elemenata. Kao rezultat nuklearnih reakcija nastaju nova jezgra. Na primjer, neutron se može transformirati u proton. U ovom slučaju, beta čestica, odnosno elektron, se izbacuje iz jezgra.
Prijelaz u jezgru protona u neutron može se izvesti na dva načina: ili čestica čija je masa jednaka masi elektrona, ali s pozitivnim nabojem, nazvana pozitron (pozitronski raspad), emitira se iz jezgro, ili jezgro hvata jedan od elektrona iz najbliže K-ljuske (K - capture).
Ponekad formirana jezgra ima višak energije (u pobuđenom je stanju) i, prelazeći u normalno stanje, oslobađa višak energije u obliku elektromagnetnog zračenja vrlo kratke valne dužine -. Energija koja se oslobađa tokom nuklearnih reakcija praktično se koristi u raznim industrijama.
Atom (grč. atomos - nedjeljiv) je najmanja čestica hemijskog elementa koja ima svoja hemijska svojstva. Svaki element se sastoji od atoma određene vrste. Sastav atoma uključuje jezgro koje nosi pozitivan električni naboj i negativno nabijene elektrone (vidi), koji formiraju njegove elektronske ljuske. Veličina električnog naboja jezgra je Ze, gdje je e elementarni električni naboj jednak po veličini naboju elektrona (4,8 · 10 -10 el. jedinica), a Z je atomski broj datog elementa u periodični sistem hemijskih elemenata (vidi .). Budući da je unionizirani atom neutralan, broj elektrona uključenih u njega je također jednak Z. Sastav jezgra (vidi Nukleus atomsko) uključuje nukleone, elementarne čestice s masom približno 1840 puta većom od mase elektrona (jednako do 9,1 10 - 28 g), protone (vidi), pozitivno nabijene i neutrone bez naboja (vidi). Broj nukleona u jezgru naziva se maseni broj i označava se slovom A. Broj protona u jezgru, jednak Z, određuje broj elektrona koji ulaze u atom, strukturu elektronske ljuske i hemikalije svojstva atoma. Broj neutrona u jezgru je jednak A-Z. Izotopi su varijante istog elementa, čiji se atomi međusobno razlikuju po masenom broju A, ali imaju isti Z. Dakle, u jezgrima atoma različitih izotopa jednog elementa postoji različit broj neutrona sa istim broj protona. Prilikom označavanja izotopa, maseni broj A piše se iznad simbola elementa, a atomski broj ispod; na primjer, izotopi kisika su označeni: 
Dimenzije atoma određene su veličinom elektronskih omotača i za sve Z su reda veličine 10 -8 cm. Pošto je masa svih elektrona atoma nekoliko hiljada puta manja od mase jezgra, masa atoma je proporcionalna masenom broju. Relativna masa atoma datog izotopa određena je u odnosu na masu atoma izotopa ugljika C 12, uzeta kao 12 jedinica, i naziva se izotopska masa. Ispostavilo se da je blizu masenog broja odgovarajućeg izotopa. Relativna težina atoma hemijskog elementa je prosječna (uzimajući u obzir relativno obilje izotopa datog elementa) vrijednost izotopske težine i naziva se atomska težina (masa).
Atom je mikroskopski sistem, a njegova struktura i svojstva mogu se objasniti samo uz pomoć kvantne teorije, stvorene uglavnom 20-ih godina 20. vijeka i namijenjene da opiše fenomene atomskog razmjera. Eksperimenti su pokazali da mikročestice - elektroni, protoni, atomi itd., osim korpuskularnih, imaju valna svojstva koja se manifestuju u difrakciji i interferenciji. U kvantnoj teoriji, za opisivanje stanja mikro-objekata, koristi se određeno valno polje koje karakterizira valna funkcija (Ψ-funkcija). Ova funkcija određuje vjerovatnoće mogućih stanja mikro-objekta, odnosno karakterizira potencijal za ispoljavanje jednog ili drugog njegovog svojstva. Zakon varijacije funkcije Ψ u prostoru i vremenu (Schrödingerova jednadžba), koji omogućava pronalaženje ove funkcije, igra istu ulogu u kvantnoj teoriji kao i Newtonovi zakoni kretanja u klasičnoj mehanici. Rješenje Schrödingerove jednačine u mnogim slučajevima dovodi do diskretnih mogućih stanja sistema. Tako se, na primjer, u slučaju atoma dobiva niz valnih funkcija za elektrone, koje odgovaraju različitim (kvantiziranim) vrijednostima energije. Sistem energetskih nivoa atoma, izračunat metodama kvantne teorije, dobio je briljantnu potvrdu u spektroskopiji. Prijelaz atoma iz osnovnog stanja koje odgovara najnižem energetskom nivou E 0 u bilo koje od pobuđenih stanja E i događa se kada se apsorbuje određeni dio energije E i - E 0. Pobuđeni atom prelazi u manje pobuđeno ili osnovno stanje, obično uz emisiju fotona. U ovom slučaju, energija fotona hv jednaka je razlici između energija atoma u dva stanja: hv = E i - E k gdje je h Plankova konstanta (6,62 · 10 -27 erg · sec), v je frekvencija svetlosti.
Pored atomskih spektra, kvantna teorija je omogućila da se objasne i druga svojstva atoma. Posebno je objašnjena valencija, priroda hemijske veze i struktura molekula, stvorena je teorija periodnog sistema elemenata.
Stranica 1
Naboj neutrona je nula. Shodno tome, neutroni ne igraju ulogu u veličini naboja atomskog jezgra. Serijski broj hroma jednak je istoj vrijednosti.
Protonski naboj qp e Naboj neutrona je jednak nuli.
Lako je vidjeti da je u ovom slučaju naboj neutrona nula, a naboj protona 1, kako se i očekivalo. Dobijaju se svi barioni u dvije porodice - osam i deset. Mezoni se sastoje od kvarka i antikvarka. Crtica označava antikvarkove; njihov električni naboj se po predznaku razlikuje od naboja odgovarajućeg kvarka. Čudan kvark nije uključen u pi-mezon, pi-mezoni, kao što smo već rekli, su čestice sa čudnošću i spinom jednakim nuli.
Budući da je naboj protona jednak naboju elektrona, a naboj neutrona jednak metku, onda ako isključite jaku interakciju, interakcija protona s elektromagnetnim poljem A bit će uobičajena interakcija Diracove čestice - Yp / V Neutron ne bi imao elektromagnetnu interakciju.
Oznake: 67 - razlika između naboja elektrona i protona; q je naboj neutrona; qg je apsolutna vrijednost naelektrisanja elektrona.
Jezgro se sastoji od pozitivno nabijenih elementarnih čestica - protona i neutrona bez naboja.
Osnova modernih ideja o strukturi materije je tvrdnja o postojanju atoma materije, koji se sastoje od pozitivno nabijenih protona i nemaju naboj neutrona, koji formiraju pozitivno nabijeno jezgro, i negativno nabijenih elektrona koji rotiraju oko jezgra. Energetski nivoi elektrona, prema ovoj teoriji, su diskretni, a gubitak ili sticanje neke dodatne energije od njih se smatra prelaskom sa jednog dozvoljenog energetskog nivoa na drugi. U ovom slučaju, diskretna priroda energetskih elektronskih nivoa postaje uzrok iste diskretne apsorpcije ili emisije energije od strane elektrona tokom prelaska sa jednog energetskog nivoa na drugi.
Pretpostavili smo da je naboj atoma ili molekule u potpunosti određen skalarnom sumom q Z (q Nqn, gdje je Z broj parova elektron - proton, (q qp - qe je razlika između naboja elektrona i a protona, A je broj neutrona, a qn je naboj neutrona.
Naboj jezgra je određen samo brojem protona Z, a njegov maseni broj A poklapa se sa ukupnim brojem protona i neutrona. Budući da je naboj neutrona nula, ne postoji električna interakcija po Kulombovom zakonu između dva neutrona, kao ni između protona i neutrona. Istovremeno, između dva protona djeluje električna odbojna sila.
Nadalje, u granicama tačnosti mjerenja, nikada nije registrovan niti jedan kolizioni proces u kojem se ne bi poštovao zakon održanja naelektrisanja. Na primjer, neskretanje neutrona u uniformnim električnim poljima omogućava da se naboj neutrona smatra jednakim nuli s točnošću od 1 (H7 naboja elektrona.
Već smo rekli da je razlika između magnetnog momenta protona i jednog nuklearnog magnetona nevjerojatan rezultat. Još više iznenađujuće (Čini se postojanje magnetskog momenta u neutronu koji nema naboj.
Lako je vidjeti da ove sile nisu svedene ni na jednu od vrsta sila o kojima se govorilo u prethodnim dijelovima kursa fizike. Doista, ako pretpostavimo, na primjer, da gravitacijske sile djeluju između nukleona u jezgrima, onda je lako izračunati iz poznatih masa protona i neutrona da će se energija veze po čestici pokazati zanemarljivom - bit će 1036 puta manje od eksperimentalno uočenog. Nestaje i pretpostavka o električnom karakteru nuklearnih sila. Zaista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilno jezgro koje se sastoji od jednog nabijenog protona i nema neutronskog naboja.
Jaka veza koja postoji između nukleona u jezgri ukazuje na prisustvo u atomskim jezgrama posebnih, takozvanih nuklearnih sila. Lako je vidjeti da se te sile ne mogu svesti ni na jednu od vrsta sila o kojima se govorilo u prethodnim dijelovima kursa fizike. Zaista, ako pretpostavimo, na primjer, da gravitacijske sile djeluju između nukleona u jezgrima, onda je lako izračunati iz poznatih masa protona i neutrona da će se energija veze po čestici pokazati zanemarljivom - bit će 1038 puta manje od eksperimentalno uočenog. Nestaje i pretpostavka o električnom karakteru nuklearnih sila. Zaista, u ovom slučaju nemoguće je zamisliti stabilno jezgro koje se sastoji od jednog nabijenog protona i nema neutronskog naboja.
Šta je neutron? Koja je njegova struktura, svojstva i funkcije? Neutroni su najveće čestice koje čine atome i gradivni su blokovi svih materija.
Struktura atoma
Neutroni su u jezgru - gusto područje atoma, također ispunjeno protonima (pozitivno nabijene čestice). Ova dva elementa zajedno drži sila koja se zove nuklearna. Neutroni su neutralni. Pozitivni naboj na protonu se poklapa sa negativnim naelektrisanjem na elektronu kako bi se stvorio neutralni atom. Iako neutroni u jezgri ne utiču na naboj atoma, oni i dalje imaju mnoga svojstva koja utiču na atom, uključujući nivo radioaktivnosti.
Neutroni, izotopi i radioaktivnost
Čestica koja se nalazi u jezgru atoma je neutron koji je 0,2% veći od protona. Zajedno čine 99,99% ukupne mase istog elementa, mogu imati različit broj neutrona. Kada naučnici govore o atomskoj masi, oni misle na prosječnu atomsku masu. Na primjer, ugljik obično ima 6 neutrona i 6 protona s atomskom masom od 12, ali ponekad se javlja i sa atomskom masom od 13 (6 protona i 7 neutrona). Ugljik s atomskim brojem 14 također postoji, ali je rijedak. Dakle, atomska masa za ugljik je u prosjeku 12,011.
Kada atomi imaju različit broj neutrona, nazivaju se izotopi. Naučnici su pronašli načine da dodaju ove čestice u jezgro kako bi stvorili velike izotope. Sada dodavanje neutrona ne utječe na naboj atoma, jer oni nemaju naboj. Međutim, oni povećavaju radioaktivnost atoma. To može dovesti do vrlo nestabilnih atoma koji mogu ispuštati visoke nivoe energije.
Šta je jezgro?
U hemiji, jezgro je pozitivno nabijeno središte atoma, koje se sastoji od protona i neutrona. Riječ "jezgro" dolazi od latinskog nucleus, što je oblik riječi koja znači "orah" ili "jezgro". Termin je 1844. skovao Michael Faraday da opiše centar atoma. Nauke koje se bave proučavanjem jezgra, proučavanjem njegovog sastava i karakteristika, nazivaju se nuklearna fizika i nuklearna hemija.
Protone i neutrone zajedno drži snažna nuklearna sila. Elektroni su privučeni jezgrom, ali se kreću tako brzo da se njihova rotacija vrši na određenoj udaljenosti od centra atoma. Nuklearni naboj sa znakom plus dolazi od protona, ali šta je neutron? To je čestica koja nema električni naboj. Gotovo sva težina atoma sadržana je u jezgri, budući da protoni i neutroni imaju mnogo veću masu od elektrona. Broj protona u atomskom jezgru određuje njegov identitet kao elementa. Broj neutrona znači koji je izotop elementa atom.
Veličina atomskog jezgra
Jezgro je mnogo manje od ukupnog prečnika atoma jer elektroni mogu biti udaljeni od centra. Atom vodika je 145.000 puta veći od svog jezgra, a atom uranijuma je 23.000 puta veći od njegovog centra. Jezgro vodika je najmanje jer se sastoji od jednog protona.
Raspored protona i neutrona u jezgru
Proton i neutroni se obično prikazuju kao zbijeni zajedno i ravnomjerno raspoređeni po sferama. Međutim, ovo je pojednostavljenje stvarne strukture. Svaki nukleon (proton ili neutron) može zauzeti određeni energetski nivo i raspon lokacija. Dok jezgro može biti sferno, može biti i kruškolikog, globularnog ili diskastog oblika.
Jezgra protona i neutrona su barioni, sastavljeni od najmanjih zvanih kvarkovi. Gravitaciona sila ima veoma kratak domet, tako da protoni i neutroni moraju biti veoma blizu jedan drugom da bi bili vezani. Ova snažna privlačnost pobjeđuje prirodnu odbojnost nabijenih protona.
Proton, neutron i elektron
Snažan poticaj u razvoju takve nauke kao što je nuklearna fizika bilo je otkriće neutrona (1932). Engleski fizičar koji je bio učenik Rutherforda trebao bi biti zahvalan na tome. Šta je neutron? Ovo je nestabilna čestica, koja je u slobodnom stanju za samo 15 minuta sposobna da se raspadne na proton, elektron i neutrino, takozvanu neutralnu česticu bez mase.
Čestica je dobila ime zbog činjenice da nema električni naboj, neutralna je. Neutroni su izuzetno gusti. U izolovanom stanju, jedan neutron će imati masu od samo 1,67 · 10 - 27, a ako uzmete kašičicu gusto nabijenu neutronima, tada će nastali komad materije težiti milionima tona.
Broj protona u jezgru elementa naziva se atomski broj. Ovaj broj daje svakom elementu svoj jedinstveni identitet. U atomima nekih elemenata, kao što je ugljik, broj protona u jezgrima je uvijek isti, ali broj neutrona može se razlikovati. Atom nekog elementa sa određenim brojem neutrona u jezgri naziva se izotop.
Jesu li pojedinačni neutroni opasni?
Šta je neutron? Ovo je čestica u koju, zajedno sa protonom, ulazi, međutim, ponekad mogu postojati i same. Kada su neutroni izvan jezgra atoma, oni stječu potencijalno štetna svojstva. Kada se kreću velikom brzinom, proizvode smrtonosno zračenje. Takozvane neutronske bombe, poznate po svojoj sposobnosti da ubijaju ljude i životinje, a imaju minimalan učinak na nežive fizičke strukture.
Neutroni su veoma važan deo atoma. Velika gustina ovih čestica, u kombinaciji sa njihovom brzinom, daje im ekstremnu razornu moć i energiju. Kao posljedica toga, oni mogu promijeniti ili čak rastrgati jezgra atoma koji udaraju. Iako neutron ima čisti, neutralni električni naboj, sastavljen je od nabijenih komponenti koje se međusobno poništavaju u odnosu na naboj.
Neutron u atomu je sićušna čestica. Kao i protoni, oni su premali da bi se mogli vidjeti čak i elektronskim mikroskopom, ali su tu jer je to jedini način da se objasni ponašanje atoma. Neutroni su vrlo važni za osiguranje stabilnosti atoma, ali izvan njegovog atomskog centra ne mogu postojati dugo vremena i raspadaju se u prosjeku za samo 885 sekundi (oko 15 minuta).
Hajde da razgovaramo o tome kako pronaći protone, neutrone i elektrone. Postoje tri vrste elementarnih čestica u atomu, a svaka ima svoj elementarni naboj, masu.
Struktura jezgra
Da biste razumjeli kako pronaći protone, neutrone i elektrone, zamislite da je to glavni dio atoma. Unutar jezgra nalaze se protoni i neutroni, koji se nazivaju nukleoni. Unutar jezgre, ove čestice se mogu transformirati jedna u drugu.
Na primjer, da biste pronašli protone, neutrone i elektrone u njemu, morate znati njegov serijski broj. Ako uzmemo u obzir da je upravo ovaj element na čelu periodnog sistema, onda njegovo jezgro sadrži jedan proton.
Prečnik atomskog jezgra je desethiljaditi deo ukupne veličine atoma. Sadrži najveći dio cijelog atoma. Masa jezgra je hiljadama puta veća od zbira svih elektrona prisutnih u atomu.
Karakterizacija čestica
Razmotrimo kako pronaći protone, neutrone i elektrone u atomu i naučiti o njihovim karakteristikama. Proton je onaj koji odgovara jezgru atoma vodika. Njegova masa premašuje elektron za 1836 puta. Da bi se odredila jedinica električne energije koja prolazi kroz provodnik određenog poprečnog presjeka, koristi se električni naboj.
Svaki atom u jezgru ima određeni broj protona. To je konstantna vrijednost koja karakterizira kemijska i fizička svojstva datog elementa.
Kako pronaći protone, neutrone i elektrone u atomu ugljika? Redni broj ovog hemijskog elementa je 6, dakle, u jezgru se nalazi šest protona. Prema planetarnom, šest elektrona se kreće po orbitama oko jezgra. Da bismo odredili broj neutrona iz vrijednosti ugljika (12), oduzeli broj protona (6), dobili smo šest neutrona.
Za atom željeza, broj protona odgovara 26, odnosno ovaj element ima 26. redni broj u periodnom sistemu.
Neutron je električki neutralna čestica koja je nestabilna u svom slobodnom stanju. Neutron je sposoban da se spontano transformiše u pozitivno nabijeni proton, istovremeno emitujući antineutrino i elektron. Njegovo prosječno poluvrijeme je 12 minuta. Maseni broj je zbir broja protona i neutrona unutar jezgra atoma. Hajde da pokušamo da shvatimo kako pronaći protone, neutrone i elektrone u jonu? Ako atom dobije pozitivno oksidacijsko stanje tijekom kemijske interakcije s drugim elementom, tada se broj protona i neutrona u njemu ne mijenja, samo elektroni postaju manji.
Zaključak
Postojalo je nekoliko teorija o strukturi atoma, ali nijedna od njih nije bila održiva. Prije verzije koju je napravio Rutherford, nije bilo detaljnog objašnjenja o lokaciji protona i neutrona unutar jezgra, kao ni o rotaciji elektrona u kružnim orbitama. Nakon pojave teorije planetarne strukture atoma, istraživači su imali priliku ne samo da odrede broj elementarnih čestica u atomu, već i da predvide fizička i hemijska svojstva određenog hemijskog elementa.
→Mnogi ljudi iz škole dobro znaju da se sve supstance sastoje od atoma. Atomi se sastoje od protona i neutrona koji tvore jezgro atoma i elektrona koji se nalaze na određenoj udaljenosti od jezgre. Mnogi su čuli i da se svjetlost sastoji i od čestica – fotona. Međutim, svijet čestica nije ograničen na ovo. Do danas je poznato više od 400 različitih elementarnih čestica. Pokušajmo razumjeti kako se elementarne čestice razlikuju jedna od druge.
Postoji mnogo parametara po kojima možete razlikovati elementarne čestice jedne od drugih:
- Težina.
- Električno punjenje.
- Životni vijek. Gotovo sve elementarne čestice imaju ograničen životni vijek nakon kojeg se raspadaju.
- Spin. Može se, vrlo približno, smatrati rotacijskim momentom.
Još nekoliko parametara, ili kako ih obično nazivaju u nauci o kvantnim brojevima. Ovi parametri nemaju uvijek jasno fizičko značenje, ali su potrebni da bi se neke čestice razlikovale od drugih. Svi ovi dodatni parametri se uvode kao neke vrijednosti koje se čuvaju u interakciji.
Gotovo sve čestice imaju masu, osim fotona i neutrina (prema najnovijim podacima, neutrini imaju masu, ali toliko malu da se često smatra nulom). Bez mase čestice mogu postojati samo u pokretu. Masa svih čestica je različita. Elektron ima minimalnu masu, ne računajući neutrino. Čestice koje se nazivaju mezoni imaju masu 300-400 puta veću od mase elektrona, proton i neutron su skoro 2000 puta teži od elektrona. Već su otkrivene čestice koje su skoro 100 puta teže od protona. Masa, (ili njen energetski ekvivalent prema Einsteinovoj formuli:
je očuvan u svim interakcijama elementarnih čestica.
Nemaju sve čestice električni naboj, što znači da nisu sve čestice sposobne da učestvuju u elektromagnetnoj interakciji. Sve slobodno postojeće čestice imaju električni naboj koji je višestruki od naboja elektrona. Pored slobodno postojećih čestica, postoje i čestice koje su samo u vezanom stanju, o njima ćemo nešto kasnije.
Spin, kao i drugi kvantni brojevi, različiti su za različite čestice i karakteriziraju njihovu jedinstvenost. Neki kvantni brojevi su očuvani u nekim interakcijama, neki u drugim. Svi ovi kvantni brojevi određuju koje čestice s kojim stupaju u interakciju i kako. 
Životni vijek je također vrlo važna karakteristika čestice i mi ćemo je detaljnije razmotriti. Počnimo s komentarom. Kao što smo rekli na početku članka, sve što nas okružuje sastoji se od atoma (elektrona, protona i neutrona) i svjetlosti (fotona). A gdje su onda stotine različitih tipova elementarnih čestica. Odgovor je jednostavan – svuda oko nas, ali ih ne primjećujemo iz dva razloga.
Prvi od njih - gotovo sve ostale čestice žive vrlo malo, oko 10 do minus 10 sekundi ili manje, i stoga ne formiraju takve strukture kao što su atomi, kristalne rešetke itd. Drugi razlog se tiče neutrina, iako se te čestice ne raspadaju, već su podložne samo slabim i gravitacionim interakcijama. To znači da te čestice toliko malo djeluju da ih je gotovo nemoguće otkriti.
Hajde da vizualizujemo kako čestica dobro interaguje. Na primjer, protok elektrona može se zaustaviti prilično tankim čeličnim limom, reda veličine nekoliko milimetara. To će se dogoditi jer će elektroni odmah početi da stupaju u interakciju s česticama čeličnog lima, naglo će promijeniti smjer, emitovati fotone i tako brzo izgubiti energiju. Nije tako sa protokom neutrina, oni mogu proći kroz Zemlju bez gotovo ikakvih interakcija. I stoga ih je vrlo teško pronaći.
Dakle, većina čestica živi vrlo kratko, nakon čega se raspadaju. Raspadi čestica su najčešće reakcije. Kao rezultat raspadanja, jedna čestica se raspada na nekoliko drugih manje mase, a one se dalje raspadaju. Svi raspadi poštuju određena pravila - zakone očuvanja. Tako, na primjer, kao rezultat raspada, električni naboj, masa, spin i određeni broj kvantnih brojeva treba da se očuvaju. Neki kvantni brojevi se u toku raspadanja mogu mijenjati, ali i poštujući određena pravila. Pravila raspada nam govore da su elektron i proton stabilne čestice. Oni se više ne mogu raspasti poštujući pravila raspadanja, i stoga se kod njih završavaju lanci raspadanja.
Ovdje bih želio reći nekoliko riječi o neutronu. Slobodni neutron se također raspada, na proton i elektron za oko 15 minuta. Međutim, kada je neutron u atomskom jezgru, to se ne dešava. Ova činjenica se može objasniti na različite načine. Na primjer, kada se u jezgri atoma pojavi elektron i dodatni proton iz raspadnutog neutrona, tada se odmah javlja obrnuta reakcija - jedan od protona apsorbira elektron i pretvara se u neutron. Ovaj obrazac se naziva dinamička ravnoteža. Uočeno je u svemiru u ranoj fazi njegove evolucije, ubrzo nakon velikog praska.
Osim reakcija raspadanja, postoje i reakcije raspršenja – kada dvije ili više čestica djeluju istovremeno, a rezultat je jedna ili više drugih čestica. Postoje i reakcije apsorpcije, kada se dobije jedna od dvije ili više čestica. Sve reakcije nastaju kao rezultat jakih slabih ili elektromagnetnih interakcija. Reakcije zbog jake interakcije su najbrže, vrijeme takve reakcije može doseći 10 do minus 20 sekundi. Brzina reakcija koje se odvijaju zbog elektromagnetne interakcije je manja, ovdje vrijeme može biti reda veličine od 10 do minus 8 sekundi. Za reakcije slabe interakcije, vrijeme može doseći desetine sekundi, a ponekad i godine.
Na kraju priče o česticama, hajde da pričamo o kvarkovima. Kvarkovi su elementarne čestice koje imaju električni naboj koji je višestruki od trećine naboja elektrona i koje ne mogu postojati u slobodnom stanju. Njihova interakcija je uređena na način da mogu živjeti samo kao dio nečega. Na primjer, kombinacija tri kvarka određenog tipa formira proton. Druga kombinacija daje neutron. Ukupno je poznato 6 kvarkova. Njihove različite kombinacije daju nam različite čestice, i iako nisu sve kombinacije kvarkova dozvoljene fizičkim zakonima, postoji dosta čestica sastavljenih od kvarkova.
Ovdje se može postaviti pitanje kako se proton može nazvati elementarnim ako se sastoji od kvarkova. Vrlo je jednostavno - proton je elementaran, jer se ne može podijeliti na sastavne dijelove - kvarkove. Sve čestice koje učestvuju u jakim interakcijama sastavljene su od kvarkova i stoga su elementarne.
Razumijevanje interakcija elementarnih čestica je veoma važno za razumijevanje strukture svemira. Sve što se dešava sa makro-tijelima rezultat je interakcije čestica. To je interakcija čestica koja opisuje rast drveća na zemlji, reakcije u utrobi zvijezda, zračenje neutronskih zvijezda i još mnogo toga.
| Vjerovatnoće i kvantna mehanika | > |
Učitavanje ...