Et atom er den minste partikkelen kjemisk element, lagrer alt Kjemiske egenskaper. Et atom består av en kjerne, som har en positiv elektrisk ladning, og negativt ladede elektroner. Ladningen til kjernen til ethvert kjemisk element er lik produktet av Z og e, der Z er serienummeret til dette elementet i det periodiske systemet av kjemiske elementer, e er verdien av den elementære elektriske ladningen.
Elektron er den minste partikkelen av et stoff med negativ elektrisk ladning e=1,6·10 -19 coulombs, tatt som en elementær elektrisk ladning. Elektroner, som roterer rundt kjernen, befinner seg i elektronskallene K, L, M osv. K er skallet nærmest kjernen. Størrelsen på et atom bestemmes av størrelsen på elektronskallet. Et atom kan miste elektroner og bli positivt ion eller få elektroner og bli et negativt ion. Ladningen til et ion bestemmer antall elektroner som går tapt eller oppnådd. Prosessen med å gjøre et nøytralt atom til et ladet ion kalles ionisering.
Atomkjerne(sentral del av atomet) består av elementær kjernefysiske partikler- protoner og nøytroner. Radiusen til kjernen er omtrent hundre tusen ganger mindre enn radiusen til atomet. Tettheten til atomkjernen er ekstremt høy. Protoner- Dette er stabile elementærpartikler med en enkelt positiv elektrisk ladning og en masse 1836 ganger større enn massen til et elektron. Et proton er kjernen til et atom av det letteste grunnstoffet, hydrogen. Antall protoner i kjernen er Z. Nøytron er en nøytral (uten elektrisk ladning) elementarpartikkel med en masse veldig nær massen til et proton. Siden massen til kjernen består av massen av protoner og nøytroner, er antall nøytroner i kjernen til et atom lik A - Z, hvor A er massetallet til en gitt isotop (se). Protonet og nøytronet som utgjør kjernen kalles nukleoner. I kjernen er nukleoner forbundet med spesielle kjernekrefter.
I atomkjernen Det er en enorm reserve av energi som frigjøres under kjernefysiske reaksjoner. Kjernereaksjoner oppstår når atomkjerner samhandler med elementære partikler eller med kjernene til andre elementer. Som et resultat av kjernefysiske reaksjoner dannes nye kjerner. For eksempel kan et nøytron forvandles til et proton. I dette tilfellet blir en beta-partikkel, det vil si et elektron, kastet ut fra kjernen.
Overgangen av et proton til et nøytron i kjernen kan utføres på to måter: enten sendes en partikkel med masse lik elektronets masse, men med positiv ladning, kalt positron (positronforfall), ut fra kjernen, eller kjernen fanger et av elektronene fra K-skallet nærmest (K -fangst).
Noen ganger har den resulterende kjernen et overskudd av energi (er i en opphisset tilstand) og går inn i normal tilstand, frigjør overflødig energi i form av elektromagnetisk stråling med svært kort bølgelengde -. Energien som frigjøres under kjernefysiske reaksjoner brukes praktisk talt i ulike industrier.
Et atom (gresk atomos - udelelig) er den minste partikkelen i et kjemisk grunnstoff som har sine kjemiske egenskaper. Hvert element er bygd opp av atomer bestemt type. Atomet består av en kjerne, som bærer en positiv elektrisk ladning, og negativt ladede elektroner (se), og danner elektronskallene. Størrelsen på den elektriske ladningen til kjernen er lik Z-e, der e er den elementære elektriske ladningen lik ladningen til elektronet (4,8·10 -10 elektriske enheter), og Z er atomnummeret til dette elementet i det periodiske systemet for kjemiske elementer (se .). Siden et ikke-ionisert atom er nøytralt, er antallet elektroner inkludert i det også lik Z. Sammensetningen av kjernen (se Atomkjernen) inkluderer nukleoner, elementærpartikler med en masse som er omtrent 1840 ganger større enn massen til elektronet (lik 9,1 10 - 28 g), protoner (se), positivt ladet, og nøytroner uten ladning (se). Antall nukleoner i kjernen kalles massetallet og er betegnet med bokstaven A. Antall protoner i kjernen, lik Z, bestemmer antall elektroner som kommer inn i atomet, strukturen til elektronskallene og kjemikaliet egenskapene til atomet. Antall nøytroner i kjernen er A-Z. Isotoper er varianter av samme grunnstoff, hvis atomer skiller seg fra hverandre i massenummer A, men har samme Z. I kjernene av atomer av forskjellige isotoper av samme grunnstoff er det altså annet nummer nøytroner med samme antall protoner. Når man betegner isotoper, skrives massetallet A over grunnstoffsymbolet, og atomnummeret under; for eksempel er isotoper av oksygen utpekt: 
Dimensjonene til et atom bestemmes av dimensjonene til elektronskallene og er for alle Z en verdi i størrelsesorden 10 -8 cm Siden massen til alle elektronene i et atom er flere tusen ganger mindre enn massen til kjernen , massen til atomet er proporsjonal med massetallet. Den relative massen til et atom i en gitt isotop bestemmes i forhold til massen til et atom i karbonisotopen C12, tatt som 12 enheter, og kalles isotopmassen. Det viser seg å være nær massetallet til den tilsvarende isotopen. Den relative vekten til et atom til et kjemisk grunnstoff er gjennomsnittsverdien (med tanke på den relative mengden av isotoper av et gitt grunnstoff) verdien av isotopvekten og kalles atomvekt (masse).
Atomet er et mikroskopisk system, og dets struktur og egenskaper kan bare forklares ved hjelp av kvanteteori, skapt hovedsakelig på 20-tallet av det 20. århundre og ment å beskrive fenomener på atomskala. Eksperimenter har vist at mikropartikler - elektroner, protoner, atomer, etc. - i tillegg til korpuskulære, har bølgeegenskaper, manifestert i diffraksjon og interferens. I kvanteteorien, for å beskrive tilstanden til mikroobjekter, brukes et bestemt bølgefelt, karakterisert ved en bølgefunksjon (Ψ-funksjon). Denne funksjonen bestemmer sannsynlighetene for mulige tilstander til et mikroobjekt, dvs. karakteriserer de potensielle mulighetene for manifestasjon av visse av dets egenskaper. Variasjonsloven for funksjonen Ψ i rom og tid (Schrodingers ligning), som lar en finne denne funksjonen, spiller samme rolle i kvanteteorien som Newtons bevegelseslover i klassisk mekanikk. Å løse Schrödinger-ligningen fører i mange tilfeller til diskret mulige stater systemer. Så, for eksempel, når det gjelder et atom, oppnås en serie bølgefunksjoner for elektroner som tilsvarer forskjellige (kvantiserte) energiverdier. Systemet med atomenerginivåer, beregnet ved kvanteteoriens metoder, har fått strålende bekreftelse i spektroskopi. Overgangen til et atom fra grunntilstanden som tilsvarer det laveste energinivået E 0 til noen av begeistret stater E i oppstår når en viss del av energien E i - E 0 absorberes. Et eksitert atom går til en mindre eksitert eller grunntilstand, vanligvis ved å sende ut et foton. I dette tilfellet er fotonenergien hv lik forskjellen i energiene til atomet i to tilstander: hv = E i - E k hvor h er Plancks konstant (6,62·10 -27 erg·sek), v er frekvensen av lys.
I tillegg til atomspektre gjorde kvanteteorien det mulig å forklare andre egenskaper ved atomer. Spesielt ble valens, arten av kjemiske bindinger og strukturen til molekyler forklart, og teorien om det periodiske system av elementer ble opprettet.
Side 1
Ladningen til et nøytron er null. Følgelig spiller nøytroner ingen rolle i mengden ladning på kjernen til et atom. Serienummeret til krom er også lik samme verdi.
Ladningen til et proton er qp e Ladningen til et nøytron er null.
Det er lett å se at i dette tilfellet er ladningen til nøytronet null, og ladningen til protonet er 1, som forventet. Vi får alle baryoner inkludert i to familier - åtte og ti. Mesoner består av en kvark og en antikvark. Linjen angir antikviteter; deres elektriske ladning er forskjellig i fortegn fra ladningen til den tilsvarende kvarken. Pi-mesonen inkluderer ikke en merkelig kvark; pi-mesoner, som vi allerede har sagt, er partikler med merkelighet og spinn lik null.
Siden ladningen til et proton er lik ladningen til et elektron og ladningen til et nøytron er lik en kule, så hvis du slår av den sterke interaksjonen, vil interaksjonen til et proton med elektromagnetisk felt Og det ville være den vanlige interaksjonen til en Dirac-partikkel - Yp / V. Nøytronet ville ikke ha noen elektromagnetisk interaksjon.
Betegnelser: 67 - ladningsforskjell mellom elektron og proton; q - nøytronladning; qg er den absolutte verdien av elektronladningen.
Kjernen består av positivt ladede elementærpartikler - protoner og ladningsfrie nøytroner.
Grunnlaget moderne ideer Materiens struktur er basert på utsagnet om eksistensen av materieatomer, bestående av positivt ladede protoner og uladede nøytroner, som danner en positivt ladet kjerne, og negativt ladede elektroner som roterer rundt kjernen. Energinivåene til elektroner, ifølge denne teorien, er diskrete i naturen, og tapet eller oppkjøpet av noe ekstra energi av dem betraktes som en overgang fra ett tillatt energinivå til et annet. I dette tilfellet forårsaker den diskrete naturen til elektroniske energinivåer den samme diskrete absorpsjonen eller emisjonen av energi fra et elektron under overgangen fra ett energinivå til et annet.
Vi antok at ladningen til et atom eller molekyl er fullstendig bestemt av skalarsummen q Z (q Nqn, hvor Z er antall elektron-proton-par, (q qp - qe er forskjellen mellom ladningene til et elektron og en proton, A er antall nøytroner, og qn er ladningen til et nøytron.
Ladningen til en kjerne bestemmes bare av antall protoner Z, og massetallet A sammenfaller med det totale antallet protoner og nøytroner. Siden ladningen til et nøytron er null, er det ingen elektrisk interaksjon i henhold til Coulombs lov mellom to nøytroner, eller mellom et proton og et nøytron. Samtidig virker en elektrisk frastøtende kraft mellom de to protonene.
Videre, innenfor grensene for målenøyaktighet, har det aldri blitt registrert en eneste kollisjonsprosess der loven om bevaring av ladning ikke ble observert. For eksempel tillater ufleksibiliteten til nøytroner i ensartede elektriske felt oss å betrakte ladningen til et nøytron som lik null med en nøyaktighet på 1 (H7 av ladningen til et elektron.
Vi har allerede sagt at forskjellen i det magnetiske momentet til et proton fra en kjernemagneton er et fantastisk resultat. Enda mer overraskende (Det ser ut til at det er et magnetisk øyeblikk i et nøytron som ikke har noen ladning.
Det er lett å verifisere at disse kreftene ikke kan reduseres til noen av de krefttypene som er omtalt i de foregående delene av fysikkkurset. Faktisk, hvis vi for eksempel antar at gravitasjonskrefter virker mellom nukleoner i kjerner, så er det lett å beregne ut fra de kjente massene til protonet og nøytronet at bindingsenergien per partikkel vil være ubetydelig – den vil være 1036 ganger mindre enn det som ble observert eksperimentelt. Antakelsen om kjernekraftens elektriske natur forsvinner også. I dette tilfellet er det faktisk umulig å forestille seg en stabil kjerne som består av ett ladet proton og ingen nøytronladning.
Den sterke bindingen som eksisterer mellom nukleoner i kjernen indikerer tilstedeværelsen av spesielle, såkalte kjernekrefter i atomkjerner. Det er lett å verifisere at disse kreftene ikke kan reduseres til noen av de krefttypene som er omtalt i de foregående delene av fysikkkurset. Faktisk, hvis vi for eksempel antar at gravitasjonskrefter virker mellom nukleoner i kjerner, så er det lett å beregne ut fra de kjente massene til protonet og nøytronet at bindingsenergien per partikkel vil være ubetydelig - den vil være 1038 ganger mindre enn det som ble observert eksperimentelt. Antakelsen om kjernekraftens elektriske natur forsvinner også. I dette tilfellet er det faktisk umulig å forestille seg en stabil kjerne som består av ett ladet proton og ingen nøytronladning.
Hva er et nøytron? Hva er dens struktur, egenskaper og funksjoner? Nøytroner er de største av partiklene som utgjør atomer, byggesteinene i all materie.
Atomstruktur
Nøytroner finnes i kjernen, en tett region av atomet også fylt med protoner (positivt ladede partikler). Disse to elementene holdes sammen av en kraft som kalles kjernefysisk. Nøytroner har en nøytral ladning. Den positive ladningen til protonet matches med den negative ladningen til elektronet for å lage et nøytralt atom. Selv om nøytronene i kjernen ikke påvirker ladningen til atomet, har de fortsatt mange egenskaper som påvirker atomet, inkludert nivået av radioaktivitet.
Nøytroner, isotoper og radioaktivitet
En partikkel som befinner seg i kjernen til et atom er et nøytron som er 0,2 % større enn et proton. Sammen utgjør de 99,99 % av den totale massen til samme grunnstoff og kan ha forskjellig antall nøytroner. Når forskere refererer til atommasse, mener de gjennomsnittlig atommasse. For eksempel har karbon typisk 6 nøytroner og 6 protoner med en atommasse på 12, men det finnes noen ganger med en atommasse på 13 (6 protoner og 7 nøytroner). Karbon med atomnummer 14 finnes også, men er sjelden. Så, atommasse for karbongjennomsnitt til 12.011.
Når atomer har ulikt antall nøytroner, kalles de isotoper. Forskere har funnet måter å legge disse partiklene til kjernen for å lage større isotoper. Å legge til nøytroner påvirker ikke ladningen til atomet siden de ikke har noen ladning. Imidlertid øker de radioaktiviteten til atomet. Dette kan føre til svært ustabile atomer som kan utlades høye nivåer energi.
Hva er kjernen?
I kjemi er kjernen det positivt ladede senteret til et atom, som består av protoner og nøytroner. Ordet "kjerne" kommer fra den latinske kjernen, som er en form av ordet som betyr "nøtt" eller "kjerne". Begrepet ble laget i 1844 av Michael Faraday for å beskrive sentrum av et atom. Vitenskapene som er involvert i studiet av kjernen, studiet av dens sammensetning og egenskaper, kalles kjernefysikk og kjernekjemi.
Protoner og nøytroner holdes sammen av den sterke kjernekraften. Elektronene tiltrekkes av kjernen, men beveger seg så raskt at deres rotasjon skjer i en viss avstand fra atomets sentrum. Kjerneladningen med et plusstegn kommer fra protoner, men hva er et nøytron? Dette er en partikkel som ikke har noen elektrisk ladning. Nesten all vekten av et atom er inneholdt i kjernen, siden protoner og nøytroner har mye mer masse enn elektroner. Antall protoner i en atomkjerne bestemmer dens identitet som et grunnstoff. Antall nøytroner indikerer hvilken isotop av grunnstoffet atomet er.
Atomkjernens størrelse
Kjernen er mye mindre enn den totale diameteren til atomet fordi elektronene kan være lenger unna sentrum. Et hydrogenatom er 145 000 ganger større enn kjernen, og et uranatom er 23 000 ganger større enn sentrum. Hydrogenkjernen er den minste fordi den består av et enkelt proton.
Arrangement av protoner og nøytroner i kjernen
Protonet og nøytronene er vanligvis avbildet som pakket sammen og jevnt fordelt i kuler. Dette er imidlertid en forenkling av selve strukturen. Hvert nukleon (proton eller nøytron) kan okkupere et spesifikt energinivå og en rekke steder. Mens kjernen kan være sfærisk, kan den også være pæreformet, sfærisk eller skiveformet.
Kjernene til protoner og nøytroner er baryoner, som består av de minste som kalles kvarker. Tiltrekningskraften har veldig kort rekkevidde, så protoner og nøytroner må være veldig nær hverandre for å bli bundet. Denne sterke tiltrekningen overvinner den naturlige frastøtingen av ladede protoner.
Proton, nøytron og elektron
En kraftig drivkraft i utviklingen av slik vitenskap som kjernefysikk, var oppdagelsen av nøytronet (1932). Vi bør takke for dette den engelske fysikeren som var elev av Rutherford. Hva er et nøytron? Dette er en ustabil partikkel som i fri tilstand kan forfalle til et proton, elektron og nøytrino, den såkalte masseløse nøytrale partikkelen, på bare 15 minutter.
Partikkelen har fått navnet sitt fordi den ikke har noen elektrisk ladning, den er nøytral. Nøytroner er ekstremt tette. I en isolert tilstand vil ett nøytron ha en masse på bare 1,67·10 - 27, og hvis du tar en teskje tettpakket med nøytroner, vil det resulterende stoffet veie millioner av tonn.
Antall protoner i kjernen til et grunnstoff kalles atomnummer. Dette tallet gir hvert element sin unike identitet. I atomene til noen grunnstoffer, for eksempel karbon, er antallet protoner i kjernene alltid det samme, men antallet nøytroner kan variere. Et atom av et gitt grunnstoff med et visst antall nøytroner i kjernen kalles en isotop.
Er enkeltnøytroner farlige?
Hva er et nøytron? Dette er en partikkel som sammen med protonet er inkludert i Noen ganger kan de imidlertid eksistere alene. Når nøytroner er utenfor atomkjernene, får de potensial farlige egenskaper. Når de beveger seg i høye hastigheter, produserer de dødelig stråling. Såkalte nøytronbomber, kjent for sin evne til å drepe mennesker og dyr, har likevel minimal effekt på ikke-levende fysiske strukturer.
Nøytroner er en svært viktig del av atomet. Høy tetthet Disse partiklene kombinert med deres hastighet gir dem ekstrem destruktiv kraft og energi. Som et resultat kan de endre eller til og med rive fra hverandre kjernene til atomene de treffer. Selv om et nøytron har en netto nøytral elektrisk ladning, er det sammensatt av ladede komponenter som kansellerer hverandre med hensyn til ladning.
Et nøytron i et atom er en liten partikkel. Som protoner er de for små til å bli sett selv med elektronmikroskop, men de er der fordi dette er den eneste måten å forklare oppførselen til atomer på. Nøytroner er svært viktige for stabiliteten til et atom, men utenfor dets atomsenter kan de ikke eksistere lenge og forfaller i gjennomsnitt på bare 885 sekunder (ca. 15 minutter).
La oss snakke om hvordan man finner protoner, nøytroner og elektroner. Det er tre typer elementærpartikler i et atom, hver med sin egen elementære ladning og masse.
Kjernestruktur
For å forstå hvordan du finner protoner, nøytroner og elektroner, tenk deg at det er hoveddelen av atomet. Inne i kjernen er protoner og nøytroner kalt nukleoner. Inne i kjernen kan disse partiklene forvandles til hverandre.
For å finne protoner, nøytroner og elektroner i ett, må du for eksempel vite serienummeret. Med tanke på at det er dette elementet som leder periodiske tabell, så inneholder kjernen ett proton.
Atomkjernens diameter er ti tusendel av atomets totale størrelse. Den inneholder hoveddelen av hele atomet. Massen til kjernen er tusenvis av ganger større enn summen av alle elektronene som finnes i atomet.
Partikkelegenskaper
La oss se på hvordan du finner protoner, nøytroner og elektroner i et atom, og lære om egenskapene deres. Et proton er det som tilsvarer kjernen til et hydrogenatom. Massen overstiger elektronet med 1836 ganger. For å bestemme enheten for elektrisitet som går gjennom en leder med et gitt tverrsnitt, brukes elektrisk ladning.
Hvert atom har et visst antall protoner i kjernen. Det er en konstant verdi og kjennetegner kjemisk og fysiske egenskaper av dette elementet.
Hvordan finne protoner, nøytroner og elektroner i et karbonatom? Atomnummeret til dette kjemiske elementet er 6, derfor inneholder kjernen seks protoner. I følge planetsystemet beveger seks elektroner seg i baner rundt kjernen. For å bestemme antall nøytroner fra karbonverdien (12), trekker vi fra antall protoner (6), vi får seks nøytroner.
For et jernatom tilsvarer antallet protoner 26, det vil si at dette elementet har det 26. atomnummeret i det periodiske systemet.
Et nøytron er en elektrisk nøytral partikkel, ustabil i fri tilstand. Et nøytron kan spontant forvandles til et positivt ladet proton, og sender ut et antinøytrino og et elektron. Dens gjennomsnittlige halveringstid er 12 minutter. Massetall er det totale antallet protoner og nøytroner inne i kjernen til et atom. La oss prøve å finne ut hvordan man finner protoner, nøytroner og elektroner i et ion? Hvis et atom under kjemisk interaksjon med et annet element får en positiv oksidasjonstilstand, antall protoner og nøytroner i det endres ikke, bare elektroner blir mindre.
Konklusjon
Det var flere teorier angående strukturen til atomet, men ingen av dem var levedyktige. Før versjonen laget av Rutherford, var det ingen detaljert forklaring om plasseringen av protoner og nøytroner inne i kjernen, samt om rotasjonen av elektroner i sirkulære baner. Etter fremveksten av teorien om atomets planetariske struktur, hadde forskerne muligheten til ikke bare å bestemme antall elementære partikler i et atom, men også å forutsi de fysiske og kjemiske egenskapene til et spesifikt kjemisk element.
→Mange vet godt fra skolen at alle stoffer består av atomer. Atomer består på sin side av protoner og nøytroner som danner kjernen av atomer og elektroner som befinner seg i en viss avstand fra kjernen. Mange har også hørt at lys også består av partikler – fotoner. Imidlertid er ikke partiklers verden begrenset til dette. Til dags dato er mer enn 400 forskjellige elementærpartikler kjent. La oss prøve å forstå hvordan elementærpartikler skiller seg fra hverandre.
Det er mange parametere som kan skille elementærpartikler fra hverandre:
- Vekt.
- Elektrisk ladning.
- Livstid. Nesten alle elementærpartikler har en begrenset levetid, hvoretter de forfaller.
- Snurre rundt. Det kan betraktes, veldig omtrentlig, som et rotasjonsmoment.
Noen flere parametere, eller som de vanligvis kalles i vitenskapen om kvantetall. Disse parameterne har ikke alltid en klar fysisk betydning, men de er nødvendige for å skille noen partikler fra andre. Alle disse tilleggsparametrene introduseres som noen mengder som er bevart i interaksjonen.
Nesten alle partikler har masse, bortsett fra fotoner og nøytrinoer (ifølge de siste dataene har nøytrinoer masse, men så liten at den ofte regnes som null). Uten masse kan partikler bare eksistere i bevegelse. Alle partikler har forskjellig masse. Elektronet har den minste massen, ikke medregnet nøytrinoet. Partikler kalt mesoner har en masse 300-400 ganger større enn massen til et elektron, et proton og et nøytron er nesten 2000 ganger tyngre enn et elektron. Det er nå oppdaget partikler som er nesten 100 ganger tyngre enn et proton. Masse (eller dens energiekvivalent i henhold til Einsteins formel:
er bevart i alle interaksjoner av elementærpartikler.
Ikke alle partikler har en elektrisk ladning, noe som betyr at ikke alle partikler er i stand til å delta i elektromagnetisk interaksjon. Alle fritt eksisterende partikler har en elektrisk ladning som er et multiplum av elektronladningen. I tillegg til fritt eksisterende partikler er det også partikler som bare er i bundet tilstand, vi skal snakke om dem litt senere.
Spinn, som andre kvantetall, er forskjellig for forskjellige partikler og karakteriserer deres unike egenskaper. Noen kvantetall er bevart i noen interaksjoner, noen i andre. Alle disse kvantetallene bestemmer hvilke partikler som samhandler med hvilke og hvordan. 
Livstid er også veldig viktig egenskap partikler, og vi vil vurdere det mer detaljert. La oss starte med et notat. Som vi sa i begynnelsen av artikkelen, består alt som omgir oss av atomer (elektroner, protoner og nøytroner) og lys (fotoner). Hvor er det hundrevis til? forskjellige typer elementærpartikler. Svaret er enkelt - overalt rundt oss, men vi merker det ikke av to grunner.
Den første av dem er at nesten alle andre partikler lever veldig kort, omtrent 10 til minus 10 sekunder eller mindre, og derfor ikke danner strukturer som atomer, krystallgitter, etc. Den andre grunnen gjelder nøytrinoer; selv om disse partiklene ikke forfaller, er de bare utsatt for svake og gravitasjonsinteraksjoner. Det betyr at disse partiklene samhandler så lite at de er nesten umulige å oppdage.
La oss visualisere hvor godt en partikkel samhandler. For eksempel kan strømmen av elektroner stoppes av en ganske tynn stålplate, i størrelsesorden noen få millimeter. Dette vil skje fordi elektronene umiddelbart vil begynne å samhandle med partiklene i stålplaten, vil endre retning kraftig, sende ut fotoner og dermed miste energi ganske raskt. Dette er ikke tilfellet med nøytrinostrømmen; de kan passere gjennom jorden nesten uten interaksjoner. Og derfor er det veldig vanskelig å oppdage dem.
Så de fleste partikler lever veldig en kort tid, hvoretter den går i oppløsning. Partikkelforfall er de vanligste reaksjonene. Som et resultat av forfall brytes en partikkel opp i flere andre med mindre masse, og de på sin side forfaller ytterligere. Alle forfall følger visse regler - bevaringslover. Så, for eksempel, som et resultat av forfall, må elektrisk ladning, masse, spinn og en rekke andre kvantetall bevares. Noen kvantetall kan endres under forfall, men også underlagt visse regler. Det er forfallsreglene som forteller oss at elektronet og protonet er stabile partikler. De kan ikke lenger forfalle underlagt forfallets regler, og derfor er det de som avslutter forfallets lenker.
Her vil jeg gjerne si noen ord om nøytronet. Et fritt nøytron forfaller også til et proton og et elektron på omtrent 15 minutter. Dette skjer imidlertid ikke når nøytronet er i atomkjernen. Dette faktum kan forklares forskjellige måter. For eksempel, når et elektron og et ekstra proton fra et råtnende nøytron dukker opp i kjernen til et atom, skjer det umiddelbart en omvendt reaksjon - ett av protonene absorberer et elektron og blir til et nøytron. Dette bildet kalles dynamisk likevekt. Det ble observert i universet på tidlig stadie utviklingen kort tid etter det store smellet.
I tillegg til henfallsreaksjoner er det også spredningsreaksjoner - når to eller flere partikler samhandler samtidig, og som et resultat oppnås en eller flere andre partikler. Det er også absorpsjonsreaksjoner når to eller flere partikler produserer en. Alle reaksjoner oppstår som et resultat av sterke svake eller elektromagnetiske interaksjoner. Reaksjoner på grunn av sterk interaksjon er de raskeste; tiden for en slik reaksjon kan nå 10 minus 20 sekunder. Hastigheten på reaksjoner som oppstår på grunn av elektromagnetisk interaksjon er lavere; her kan tiden være omtrent 10 minus 8 sekunder. For svake interaksjonsreaksjoner kan tiden nå titalls sekunder og noen ganger år.
På slutten av historien om partikler, la oss snakke om kvarker. Kvarker er elementærpartikler som har en elektrisk ladning som er et multiplum av en tredjedel av ladningen til et elektron og som ikke kan eksistere i fri tilstand. Samspillet deres er arrangert på en slik måte at de bare kan leve som en del av noe. For eksempel danner en kombinasjon av tre kvarker av en bestemt type et proton. En annen kombinasjon produserer et nøytron. Totalt 6 kvarker er kjent. Deres forskjellige kombinasjoner gir oss forskjellige partikler, og selv om ikke alle kombinasjoner av kvarker er tillatt av fysiske lover, er det ganske mange partikler som består av kvarker.
Her kan spørsmålet oppstå: hvordan kan et proton kalles elementært hvis det består av kvarker? Det er veldig enkelt - protonet er elementært, siden det ikke kan deles inn i komponentene - kvarker. Alle partikler som deltar i det sterke samspillet består av kvarker, og er samtidig elementære.
Å forstå interaksjonene mellom elementærpartikler er svært viktig for å forstå universets struktur. Alt som skjer med makrokropper er et resultat av samspillet mellom partikler. Det er samspillet mellom partikler som beskriver veksten av trær på jorden, reaksjoner i stjerners indre, stråling fra nøytronstjerner og mye mer.
| Sannsynligheter og kvantemekanikk | > |
Laster inn...