Un atome est la plus petite particule d'un élément chimique qui conserve toutes ses propriétés chimiques. Un atome est constitué d'un noyau, qui a une charge électrique positive, et d'électrons chargés négativement. La charge du noyau de tout élément chimique est égale au produit de Z par e, où Z est le nombre ordinal de l'élément donné dans le tableau périodique des éléments chimiques, et e est la valeur de la charge électrique élémentaire.
Électron est la plus petite particule de matière de charge électrique négative e = 1,6 · 10 -19 coulomb, prise comme charge électrique élémentaire. Les électrons, en rotation autour du noyau, sont situés sur les couches électroniques K, L, M, etc. K est la couche la plus proche du noyau. La taille d'un atome est déterminée par la taille de sa couche électronique. Un atome peut perdre des électrons et devenir un ion positif, ou attacher des électrons et devenir un ion négatif. La charge d'un ion détermine le nombre d'électrons perdus ou attachés. Le processus de conversion d'un atome neutre en un ion chargé est appelé ionisation.
Noyau atomique(la partie centrale de l'atome) se compose de particules nucléaires élémentaires - protons et neutrons. Le rayon du noyau est environ cent mille fois plus petit que le rayon de l'atome. La densité du noyau atomique est extrêmement élevée. protons- Ce sont des particules élémentaires stables avec une seule charge électrique positive et une masse 1836 fois supérieure à la masse d'un électron. Le proton est le noyau de l'élément le plus léger, l'hydrogène. Le nombre de protons dans le noyau est Z. Neutron est une particule élémentaire neutre (n'ayant pas de charge électrique) avec une masse très proche de la masse d'un proton. Puisque la masse du noyau est la somme de la masse des protons et des neutrons, le nombre de neutrons dans le noyau d'un atome est égal à A - Z, où A est le nombre de masse d'un isotope donné (voir). Le proton et le neutron qui composent le noyau sont appelés nucléons. Dans le noyau, les nucléons sont liés par des forces nucléaires spéciales.
Le noyau atomique contient une énorme quantité d'énergie qui est libérée lors des réactions nucléaires. Les réactions nucléaires se produisent lorsque les noyaux atomiques interagissent avec des particules élémentaires ou avec les noyaux d'autres éléments. À la suite de réactions nucléaires, de nouveaux noyaux se forment. Par exemple, un neutron peut se transformer en proton. Dans ce cas, une particule bêta, c'est-à-dire un électron, est éjectée du noyau.
La transition dans le noyau d'un proton à un neutron peut s'effectuer de deux manières : soit une particule de masse égale à la masse d'un électron, mais de charge positive, appelée positon (désintégration du positon), est émise par le noyau, ou le noyau capture l'un des électrons de la couche K la plus proche (K - capture).
Parfois, le noyau formé a un excès d'énergie (il est dans un état excité) et, passant dans un état normal, libère un excès d'énergie sous forme de rayonnement électromagnétique de très courte longueur d'onde -. L'énergie libérée lors des réactions nucléaires est pratiquement utilisée dans diverses industries.
Un atome (en grec atomos - indivisible) est la plus petite particule d'un élément chimique qui possède ses propriétés chimiques. Chaque élément est composé d'atomes d'un certain type. La composition de l'atome comprend un noyau portant une charge électrique positive et des électrons chargés négativement (voir), qui forment ses couches d'électrons. L'amplitude de la charge électrique du noyau est Ze, où e est une charge électrique élémentaire égale en amplitude à la charge d'un électron (4,8 · 10 -10 el. Unités), et Z est le numéro atomique d'un élément donné dans le système périodique des éléments chimiques (voir .). Puisqu'un atome non syndiqué est neutre, le nombre d'électrons qu'il contient est également égal à Z. La composition du noyau (voir Nucleus atomic) comprend des nucléons, particules élémentaires d'une masse environ 1840 fois supérieure à la masse d'un électron (égale à 9,1 10 - 28 g), des protons (voir), chargés positivement, et des neutrons non chargés (voir). Le nombre de nucléons dans le noyau est appelé le nombre de masse et est désigné par la lettre A. Le nombre de protons dans le noyau, égal à Z, détermine le nombre d'électrons entrant dans l'atome, la structure des couches d'électrons et le produit chimique propriétés de l'atome. Le nombre de neutrons dans le noyau est égal à A-Z. Les isotopes sont des variétés du même élément, dont les atomes diffèrent les uns des autres par le nombre de masse A, mais ont le même Z. Ainsi, dans les noyaux d'atomes d'isotopes différents d'un élément, il existe différents nombres de neutrons ayant le même nombre de protons. Lors de la désignation des isotopes, le nombre de masse A est écrit au-dessus du symbole de l'élément et le numéro atomique est en dessous ; par exemple, les isotopes de l'oxygène sont désignés : 
Les dimensions d'un atome sont déterminées par la taille des couches d'électrons et pour tout Z sont de l'ordre de 10 -8 cm. Puisque la masse de tous les électrons d'un atome est plusieurs milliers de fois inférieure à la masse du noyau, le la masse d'un atome est proportionnelle au nombre de masse. La masse relative d'un atome d'un isotope donné est déterminée par rapport à la masse d'un atome de l'isotope du carbone C 12, pris en 12 unités, et s'appelle la masse isotopique. Il s'avère être proche du nombre de masse de l'isotope correspondant. Le poids relatif d'un atome d'un élément chimique est la valeur moyenne (en tenant compte de l'abondance relative des isotopes d'un élément donné) du poids isotopique et est appelé poids atomique (masse).
Un atome est un système microscopique, et sa structure et ses propriétés ne peuvent être expliquées qu'à l'aide de la théorie quantique, créée principalement dans les années 20 du 20e siècle et destinée à décrire des phénomènes à l'échelle atomique. Des expériences ont montré que les microparticules - électrons, protons, atomes, etc., en dehors des corpusculaires, ont des propriétés ondulatoires qui se manifestent par la diffraction et l'interférence. En théorie quantique, pour décrire l'état des micro-objets, un certain champ d'onde est utilisé, caractérisé par une fonction d'onde (fonction Ψ). Cette fonction détermine les probabilités d'états possibles d'un micro-objet, c'est-à-dire qu'elle caractérise le potentiel de manifestation de l'une ou l'autre de ses propriétés. La loi de variation de la fonction Ψ dans l'espace et le temps (équation de Schrödinger), qui permet de retrouver cette fonction, joue le même rôle en théorie quantique que les lois du mouvement de Newton en mécanique classique. La solution de l'équation de Schrödinger conduit dans de nombreux cas à des états possibles discrets du système. Ainsi, par exemple, dans le cas d'un atome, un certain nombre de fonctions d'onde pour les électrons sont obtenues, correspondant à différentes valeurs (quantifiées) d'énergie. Le système des niveaux d'énergie de l'atome, calculé par les méthodes de la théorie quantique, a reçu une brillante confirmation en spectroscopie. La transition d'un atome de l'état fondamental correspondant au niveau d'énergie le plus bas E 0 à l'un des états excités E i se produit lorsqu'une certaine partie de l'énergie E i - E 0 est absorbée. Un atome excité passe dans un état moins excité ou fondamental, généralement avec l'émission d'un photon. Dans ce cas, l'énergie du photon hv est égale à la différence entre les énergies de l'atome dans deux états : hv = E i - E k où h est la constante de Planck (6,62 · 10 -27 erg · sec), v est la fréquence de la lumière.
En plus des spectres atomiques, la théorie quantique a permis d'expliquer d'autres propriétés des atomes. En particulier, la valence, la nature de la liaison chimique et la structure des molécules ont été expliquées, la théorie du tableau périodique des éléments a été créée.
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La charge neutronique est nulle. Par conséquent, les neutrons ne jouent pas de rôle dans l'amplitude de la charge du noyau atomique. Le numéro de série du chrome est égal à la même valeur.
Charge protonique qp e La charge neutronique est égale à zéro.
Il est facile de voir que dans ce cas, la charge du neutron est nulle et la charge du proton est 1, comme prévu. Tous les baryons de deux familles - huit et dix - sont obtenus. Les mésons sont composés d'un quark et d'un antiquark. Le tiret désigne les antiquarks ; leur charge électrique diffère de signe de la charge du quark correspondant. Un quark étrange n'est pas inclus dans le méson pi, les mésons pi, comme nous l'avons déjà dit, sont des particules d'étrangeté et de spin égal à zéro.
Puisque la charge d'un proton est égale à la charge d'un électron et la charge d'un neutron est égale à une balle, alors si vous désactivez l'interaction forte, l'interaction du proton avec le champ électromagnétique A sera l'interaction habituelle d'une particule de Dirac - Yp/V Le neutron n'aurait aucune interaction électromagnétique.
Désignations : 67 - la différence entre les charges d'un électron et d'un proton ; q est la charge neutronique ; qg est la valeur absolue de la charge électronique.
Le noyau est constitué de particules élémentaires chargées positivement - des protons et des neutrons sans charge.
Les concepts modernes de la structure de la matière sont basés sur l'affirmation de l'existence d'atomes de matière, constitués de protons chargés positivement et n'ayant aucune charge de neutrons, formant un noyau chargé positivement et d'électrons chargés négativement tournant autour du noyau. Les niveaux d'énergie des électrons, selon cette théorie, sont discrets, et la perte ou l'acquisition d'une énergie supplémentaire par eux est considérée comme une transition d'un niveau d'énergie autorisé à un autre. Dans ce cas, le caractère discret des niveaux électroniques d'énergie devient la cause d'une même absorption ou émission discrète d'énergie par l'électron lors du passage d'un niveau d'énergie à un autre.
Nous avons supposé que la charge d'un atome ou d'une molécule est complètement déterminée par la somme scalaire q Z (q Nqn, où Z est le nombre de paires électron - proton, (q qp - qe est la différence entre les charges d'un électron et d'un proton, A est le nombre de neutrons et qn est la charge d'un neutron.
La charge d'un noyau n'est déterminée que par le nombre de protons Z, et son nombre de masse A coïncide avec le nombre total de protons et de neutrons. La charge du neutron étant nulle, il n'y a pas d'interaction électrique selon la loi de Coulomb entre deux neutrons, ainsi qu'entre un proton et un neutron. En même temps, une force électrique répulsive agit entre les deux protons.
De plus, dans les limites de la précision des mesures, aucun processus de collision n'a jamais été enregistré, dans lequel la loi de conservation de la charge ne serait pas observée. Par exemple, la non-déviation des neutrons dans des champs électriques uniformes permet de considérer la charge des neutrons comme égale à zéro avec une précision de 1 (H7 de la charge électronique.
Nous avons déjà dit que la différence entre le moment magnétique d'un proton et celui d'un seul magnéton nucléaire est un résultat étonnant. Encore plus surprenant (Il semble l'existence d'un moment magnétique dans un neutron qui n'a pas de charge.
Il est facile de voir que ces forces ne sont réductibles à aucun des types de forces discutés dans les parties précédentes du cours de physique. En effet, si nous supposons, par exemple, que les forces gravitationnelles agissent entre les nucléons dans les noyaux, alors il est facile de calculer à partir des masses connues du proton et du neutron que l'énergie de liaison par particule s'avérera négligeable - ce sera 1036 fois moins que celui observé expérimentalement. L'hypothèse sur le caractère électrique des forces nucléaires disparaît également. En effet, dans ce cas, il est impossible d'imaginer un noyau stable constitué d'un proton chargé et n'ayant pas de charge neutronique.
Le lien fort qui existe entre les nucléons du noyau indique la présence dans les noyaux atomiques de forces spéciales, appelées forces nucléaires. Il est facile de voir que ces forces ne sont réductibles à aucun des types de forces discutés dans les parties précédentes du cours de physique. En effet, si nous supposons, par exemple, que les forces gravitationnelles agissent entre les nucléons dans les noyaux, alors il est facile de calculer à partir des masses connues du proton et du neutron que l'énergie de liaison par particule s'avérera négligeable - ce sera 1038 fois moins que celui observé expérimentalement. L'hypothèse sur le caractère électrique des forces nucléaires disparaît également. En effet, dans ce cas, il est impossible d'imaginer un noyau stable constitué d'un proton chargé et n'ayant pas de charge neutronique.
Qu'est-ce qu'un neutron ? Quelles sont sa structure, ses propriétés et ses fonctions ? Les neutrons sont les plus grosses particules qui composent les atomes et sont les éléments constitutifs de toute matière.
Structure de l'atome
Les neutrons sont dans le noyau - une région dense d'un atome, également remplie de protons (particules chargées positivement). Ces deux éléments sont maintenus ensemble par une force appelée nucléaire. Les neutrons sont neutres en charge. La charge positive du proton correspond à la charge négative de l'électron pour créer un atome neutre. Bien que les neutrons dans un noyau n'affectent pas la charge d'un atome, ils ont tout de même de nombreuses propriétés qui affectent un atome, notamment le niveau de radioactivité.
Neutrons, isotopes et radioactivité
La particule qui se trouve dans le noyau d'un atome est un neutron 0,2 % plus gros qu'un proton. Ensemble, ils représentent 99,99% de la masse totale d'un même élément, ils peuvent avoir un nombre différent de neutrons. Lorsque les scientifiques se réfèrent à la masse atomique, ils désignent la masse atomique moyenne. Par exemple, le carbone a généralement 6 neutrons et 6 protons avec une masse atomique de 12, mais parfois il se produit à une masse atomique de 13 (6 protons et 7 neutrons). Le carbone de numéro atomique 14 existe également, mais il est rare. Ainsi, la masse atomique du carbone est en moyenne de 12.011.
Lorsque les atomes ont un nombre différent de neutrons, ils sont appelés isotopes. Les scientifiques ont trouvé des moyens d'ajouter ces particules au noyau pour créer de gros isotopes. Or l'ajout de neutrons n'affecte pas la charge de l'atome, puisqu'ils n'ont pas de charge. Cependant, ils augmentent la radioactivité de l'atome. Cela peut conduire à des atomes très instables qui peuvent décharger des niveaux d'énergie élevés.
Quel est le noyau?
En chimie, le noyau est le centre chargé positivement de l'atome, qui est composé de protons et de neutrons. Le mot "noyau" vient du latin nucleus, qui est une forme du mot signifiant "noix" ou "noyau". Le terme a été inventé en 1844 par Michael Faraday pour décrire le centre d'un atome. Les sciences impliquées dans l'étude du noyau, l'étude de sa composition et de ses caractéristiques, sont appelées physique nucléaire et chimie nucléaire.
Les protons et les neutrons sont maintenus ensemble par une force nucléaire puissante. Les électrons sont attirés par le noyau, mais se déplacent si vite que leur rotation s'effectue à une certaine distance du centre de l'atome. La charge nucléaire avec un signe plus vient des protons, mais qu'est-ce qu'un neutron ? C'est une particule qui n'a pas de charge électrique. Presque tout le poids d'un atome est contenu dans le noyau, car les protons et les neutrons ont une masse beaucoup plus importante que les électrons. Le nombre de protons dans un noyau atomique détermine son identité en tant qu'élément. Le nombre de neutrons signifie quel isotope d'un élément est l'atome.
Taille du noyau atomique
Le noyau est beaucoup plus petit que le diamètre global de l'atome car les électrons peuvent être éloignés du centre. L'atome d'hydrogène mesure 145 000 fois la taille de son noyau et l'atome d'uranium 23 000 fois la taille de son centre. Le noyau d'hydrogène est le plus petit car il est constitué d'un seul proton.
Disposition des protons et des neutrons dans le noyau
Le proton et les neutrons sont généralement représentés comme compactés et uniformément répartis sur les sphères. Cependant, il s'agit d'une simplification de la structure réelle. Chaque nucléon (proton ou neutron) peut occuper un certain niveau d'énergie et une certaine gamme d'emplacements. Bien que le noyau puisse être sphérique, il peut également être en forme de poire, globulaire ou en forme de disque.
Les noyaux des protons et des neutrons sont des baryons, composés des plus petits appelés quarks. La force gravitationnelle a une portée très courte, de sorte que les protons et les neutrons doivent être très proches les uns des autres pour être liés. Cette forte attraction surmonte la répulsion naturelle des protons chargés.
Proton, neutron et électron
Une impulsion puissante dans le développement d'une science telle que la physique nucléaire a été la découverte du neutron (1932). Le physicien anglais qui était un étudiant de Rutherford devrait être reconnaissant pour cela. Qu'est-ce qu'un neutron ? Il s'agit d'une particule instable qui, à l'état libre, est capable de se désintégrer en seulement 15 minutes en un proton, un électron et un neutrino, ce qu'on appelle la particule neutre sans masse.
La particule tire son nom du fait qu'elle n'a pas de charge électrique, elle est neutre. Les neutrons sont extrêmement denses. Dans un état isolé, un neutron aura une masse de seulement 1,67 · 10 - 27, et si vous prenez une cuillère à café densément remplie de neutrons, le morceau de matière résultant pèsera des millions de tonnes.
Le nombre de protons dans le noyau d'un élément est appelé numéro atomique. Ce numéro donne à chaque élément sa propre identité unique. Dans les atomes de certains éléments, comme le carbone, le nombre de protons dans les noyaux est toujours le même, mais le nombre de neutrons peut différer. Un atome d'un élément donné avec un certain nombre de neutrons dans son noyau est appelé un isotope.
Les neutrons isolés sont-ils dangereux ?
Qu'est-ce qu'un neutron ? Il s'agit d'une particule dans laquelle, avec un proton, pénètre, cependant, ils peuvent parfois exister seuls. Lorsque les neutrons sont en dehors des noyaux des atomes, ils acquièrent des propriétés potentiellement nocives. Lorsqu'ils se déplacent à grande vitesse, ils produisent des radiations mortelles. Les bombes dites à neutrons, connues pour leur capacité à tuer des personnes et des animaux, tout en ayant un effet minimal sur les structures physiques non vivantes.
Les neutrons sont une partie très importante de l'atome. La densité élevée de ces particules, combinée à leur vitesse, leur confère une puissance et une énergie destructrices extrêmes. En conséquence, ils peuvent altérer voire déchirer les noyaux des atomes qui les frappent. Bien que le neutron ait une charge électrique pure et neutre, il est constitué de composants chargés qui s'annulent mutuellement par rapport à la charge.
Un neutron dans un atome est une petite particule. Comme les protons, ils sont trop petits pour être vus même avec un microscope électronique, mais ils sont là parce que c'est la seule façon d'expliquer le comportement des atomes. Les neutrons sont très importants pour assurer la stabilité d'un atome, mais en dehors de son centre atomique, ils ne peuvent pas exister longtemps et se désintègrent en moyenne en seulement 885 secondes (environ 15 minutes).
Parlons de la façon de trouver des protons, des neutrons et des électrons. Il existe trois types de particules élémentaires dans l'atome, et chacune a sa propre charge élémentaire, la masse.
Structure du noyau
Afin de comprendre comment trouver des protons, des neutrons et des électrons, imaginez qu'il s'agit de la partie principale de l'atome. À l'intérieur du noyau se trouvent des protons et des neutrons, appelés nucléons. A l'intérieur du noyau, ces particules peuvent se transformer les unes dans les autres.
Par exemple, pour y trouver des protons, des neutrons et des électrons, vous devez connaître son numéro de série. Si l'on tient compte du fait que c'est cet élément qui est en tête du système périodique, alors son noyau contient un proton.
Le diamètre d'un noyau atomique est le dix millième de la taille totale d'un atome. Il contient la majeure partie de l'atome entier. La masse du noyau est des milliers de fois supérieure à la somme de tous les électrons présents dans l'atome.
Caractérisation des particules
Voyons comment trouver des protons, des neutrons et des électrons dans un atome, et découvrons leurs caractéristiques. Le proton est ce qui correspond au noyau de l'atome d'hydrogène. Sa masse dépasse un électron de 1836 fois. Pour déterminer l'unité d'électricité traversant un conducteur de section donnée, une charge électrique est utilisée.
Chaque atome du noyau possède un certain nombre de protons. C'est une valeur constante qui caractérise les propriétés chimiques et physiques d'un élément donné.
Comment trouve-t-on des protons, des neutrons et des électrons dans un atome de carbone ? Le nombre ordinal de cet élément chimique est 6, il y a donc six protons dans le noyau. Selon la planète, six électrons se déplacent en orbite autour du noyau. Pour déterminer le nombre de neutrons à partir de la valeur du carbone (12), soustrayez le nombre de protons (6), nous obtenons six neutrons.
Pour l'atome de fer, le nombre de protons correspond à 26, c'est-à-dire que cet élément a le 26e nombre ordinal du tableau périodique.
Le neutron est une particule électriquement neutre qui est instable à l'état libre. Un neutron est capable de se transformer spontanément en un proton chargé positivement, en émettant un antineutrino et un électron. Sa demi-vie moyenne est de 12 minutes. Le nombre de masse est la somme du nombre de protons et de neutrons à l'intérieur du noyau d'un atome. Essayons de comprendre comment trouver des protons, des neutrons et des électrons dans un ion ? Si un atome acquiert un état d'oxydation positif lors d'une interaction chimique avec un autre élément, le nombre de protons et de neutrons qu'il contient ne change pas, seuls les électrons diminuent.
Conclusion
Il y avait plusieurs théories concernant la structure de l'atome, mais aucune d'entre elles n'était viable. Avant la version créée par Rutherford, il n'y avait aucune explication détaillée sur l'emplacement des protons et des neutrons à l'intérieur du noyau, ainsi que sur la rotation des électrons sur des orbites circulaires. Après l'apparition de la théorie de la structure planétaire de l'atome, les chercheurs ont eu la possibilité non seulement de déterminer le nombre de particules élémentaires dans un atome, mais aussi de prédire les propriétés physiques et chimiques d'un élément chimique particulier.
→Beaucoup de gens de l'école savent bien que toutes les substances sont constituées d'atomes. Les atomes, à leur tour, sont constitués de protons et de neutrons formant le noyau d'atomes et d'électrons situés à une certaine distance du noyau. Beaucoup ont également entendu dire que la lumière est également constituée de particules - des photons. Cependant, le monde des particules ne se limite pas à cela. A ce jour, plus de 400 particules élémentaires différentes sont connues. Essayons de comprendre en quoi les particules élémentaires diffèrent les unes des autres.
Il existe de nombreux paramètres permettant de distinguer les particules élémentaires les unes des autres :
- Poids.
- Charge électrique.
- Durée de vie. Presque toutes les particules élémentaires ont une durée de vie finie après laquelle elles se désintègrent.
- Tournoyer. Il peut, très approximativement, être considéré comme un moment de rotation.
Quelques paramètres supplémentaires, ou comme on les appelle communément dans la science des nombres quantiques. Ces paramètres n'ont pas toujours une signification physique claire, mais ils sont nécessaires pour distinguer certaines particules des autres. Tous ces paramètres supplémentaires sont introduits sous forme de valeurs qui sont conservées dans l'interaction.
Presque toutes les particules ont une masse, à l'exception des photons et des neutrinos (selon les dernières données, les neutrinos ont une masse, mais si petite qu'elle est souvent considérée comme nulle). Sans masse, les particules ne peuvent exister qu'en mouvement. La masse de toutes les particules est différente. L'électron a la masse minimale, sans compter le neutrino. Les particules appelées mésons ont une masse 300 à 400 fois supérieure à celle d'un électron, un proton et un neutron sont près de 2000 fois plus lourds qu'un électron. On a déjà découvert des particules presque 100 fois plus lourdes qu'un proton. Masse, (ou son équivalent énergétique selon la formule d'Einstein :
est préservé dans toutes les interactions de particules élémentaires.
Toutes les particules n'ont pas de charge électrique, ce qui signifie que toutes les particules ne sont pas capables de participer à l'interaction électromagnétique. Toutes les particules existantes librement ont une charge électrique qui est un multiple de la charge électronique. En plus des particules existant librement, il existe également des particules qui ne sont qu'à l'état lié, nous en reparlerons un peu plus tard.
Le spin, comme les autres nombres quantiques, est différent pour différentes particules et caractérise leur unicité. Certains nombres quantiques sont conservés dans certaines interactions, certains dans d'autres. Tous ces nombres quantiques déterminent quelles particules interagissent avec lesquelles et comment. 
La durée de vie est également une caractéristique très importante d'une particule et nous l'examinerons plus en détail. Commençons par un commentaire. Comme nous le disions au début de l'article, tout ce qui nous entoure est constitué d'atomes (électrons, protons et neutrons) et de lumière (photons). Et où, alors, se trouvent des centaines de types différents de particules élémentaires. La réponse est simple - partout autour de nous, mais nous ne les remarquons pas pour deux raisons.
Le premier d'entre eux - presque toutes les autres particules vivent très peu, environ 10 à moins 10 secondes de puissance ou moins, et ne forment donc pas de structures telles que des atomes, des réseaux cristallins, etc. La deuxième raison concerne les neutrinos, bien que ces particules ne se désintègrent pas, mais ils ne sont soumis qu'à des interactions faibles et gravitationnelles. Cela signifie que ces particules interagissent si peu qu'il est presque impossible de les détecter.
Visualisons comment la particule interagit bien. Par exemple, le flux d'électrons peut être stoppé avec une tôle d'acier assez fine, de l'ordre de quelques millimètres. Cela se produira parce que les électrons commenceront immédiatement à interagir avec les particules de la tôle d'acier, changeront brusquement de direction, émettront des photons et perdront ainsi de l'énergie assez rapidement. Ce n'est pas le cas avec le flux de neutrinos, ils peuvent traverser la Terre sans presque aucune interaction. Et il est donc très difficile de les trouver.
Ainsi, la plupart des particules vivent très peu de temps, après quoi elles se désintègrent. Les désintégrations des particules sont les réactions les plus courantes. À la suite de la désintégration, une particule se désintègre en plusieurs autres de masse moindre, et celles-ci, à leur tour, se désintègrent davantage. Toutes les décompositions obéissent à certaines règles - les lois de conservation. Ainsi, par exemple, à la suite de la désintégration, la charge électrique, la masse, le spin et un certain nombre de nombres quantiques devraient être conservés. Certains nombres quantiques en cours de désintégration peuvent changer, mais aussi en obéissant à certaines règles. Ce sont les règles de désintégration qui nous disent que l'électron et le proton sont des particules stables. Ils ne peuvent plus se décomposer en obéissant aux règles de la décomposition, et c'est donc avec eux que se terminent les chaînes de décomposition.
Ici, je voudrais dire quelques mots sur le neutron. Un neutron libre se désintègre également en un proton et un électron en 15 minutes environ. Cependant, lorsqu'un neutron est dans un noyau atomique, cela ne se produit pas. Ce fait peut s'expliquer de diverses manières. Par exemple, lorsqu'un électron apparaît dans le noyau d'un atome et un proton supplémentaire du neutron désintégré, la réaction inverse se produit immédiatement - l'un des protons absorbe un électron et se transforme en neutron. Ce modèle est appelé équilibre dynamique. Il a été observé dans l'univers à un stade précoce de son évolution, peu de temps après le big bang.
En plus des réactions de désintégration, il existe également des réactions de diffusion - lorsque deux particules ou plus interagissent simultanément, et le résultat est une ou plusieurs autres particules. Il existe également des réactions d'absorption, lorsqu'une ou plusieurs particules sont obtenues. Toutes les réactions se produisent à la suite de fortes interactions faibles ou électromagnétiques. Les réactions dues à une interaction forte sont les plus rapides, le temps d'une telle réaction peut atteindre 10 à moins 20 secondes. La vitesse des réactions se déroulant en raison de l'interaction électromagnétique est plus faible, ici le temps peut être de l'ordre de 10 à moins 8 secondes. Pour les réactions d'interaction faible, le temps peut atteindre des dizaines de secondes et parfois des années.
A la fin de l'histoire des particules, parlons des quarks. Les quarks sont des particules élémentaires dont la charge électrique est un multiple d'un tiers de la charge d'un électron et qui ne peuvent exister à l'état libre. Leur interaction est arrangée de telle manière qu'ils ne peuvent vivre que dans le cadre de quelque chose. Par exemple, une combinaison de trois quarks d'un certain type forme un proton. Une autre combinaison donne un neutron. Au total, 6 quarks sont connus. Leurs diverses combinaisons nous donnent des particules différentes, et bien que toutes les combinaisons de quarks ne soient pas autorisées par les lois physiques, il existe de nombreuses particules composées de quarks.
Ici, la question peut se poser de savoir comment un proton peut être qualifié d'élémentaire s'il est constitué de quarks. C'est très simple - un proton est élémentaire, car il ne peut pas être scindé en ses éléments constitutifs - les quarks. Toutes les particules qui participent aux interactions fortes sont composées de quarks, et sont donc élémentaires.
Comprendre les interactions des particules élémentaires est très important pour comprendre la structure de l'univers. Tout ce qui arrive aux macro-corps est le résultat de l'interaction des particules. C'est l'interaction des particules qui décrit la croissance des arbres sur terre, les réactions dans les entrailles des étoiles, le rayonnement des étoiles à neutrons, et bien plus encore.
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