Et atom er den minste partikkelen i et kjemisk grunnstoff som beholder alle sine kjemiske egenskaper. Et atom består av en positivt ladet kjerne og negativt ladede elektroner. Ladningen til kjernen til ethvert kjemisk element er lik produktet av Z ved e, der Z er serienummeret til dette elementet i det periodiske systemet av kjemiske elementer, e er verdien av den elementære elektriske ladningen.
Elektron- dette 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, er plassert på 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 et 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.
atomkjernen(den sentrale delen av atomet) består av elementære 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 elementarpartikler som har en enhet positiv elektrisk ladning og en masse 1836 ganger større enn massen til et elektron. Protonet er kjernen til det letteste grunnstoffet, hydrogen. Antall protoner i kjernen er Z. Nøytron er en nøytral (ikke elektrisk ladning) elementarpartikkel med masse som er veldig nær massen til et proton. Siden massen til kjernen er summen av massen av protoner og nøytroner, er antallet nøytroner i kjernen til et atom A - Z, hvor A er massetallet til en gitt isotop (se). Protonet og nøytronet som utgjør kjernen kalles nukleoner. I kjernen er nukleoner bundet av spesielle kjernekrefter.
Atomkjernen har et enormt energilager, 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 i kjernen til et proton til et nøytron kan utføres på to måter: enten sendes en partikkel med masse lik massen til et elektron, men med positiv ladning, kalt positron (positronforfall), ut fra kjernen, eller kjernen fanger et av elektronene fra nærmeste K-skall (K -fangst).
Noen ganger har den dannede kjernen et overskudd av energi (den er i en opphisset tilstand) og, som går inn i normal tilstand, frigjør overflødig energi i form av elektromagnetisk stråling med en veldig 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 grunnstoff er bygd opp av visse typer atomer. Strukturen til et atom inkluderer kjernen som bærer en positiv elektrisk ladning, og negativt ladede elektroner (se), og danner dets elektroniske skall. Verdien av den elektriske ladningen til kjernen er lik Ze, der e er den elementære elektriske ladningen, lik i størrelse med ladningen til elektronet (4,8 10 -10 e.-st. enheter), og Z er atomnummeret av dette grunnstoffet i det periodiske systemet av 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 en elektron (lik 9,1 10 - 28 g), protoner (se), positivt ladede og ladningsløse nøytroner (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 kalles 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 ett element er det således et annet antall nøytroner med samme antall protoner. Ved utpeking av isotoper skrives massetallet A øverst på grunnstoffsymbolet, og atomnummeret nederst; for eksempel er isotoper av oksygen betegnet: 
Dimensjonene til et atom bestemmes av dimensjonene til elektronskallene og for alle er Z ca 10 -8 cm Siden massen til alle elektronene i atomet er flere tusen ganger mindre enn massen til kjernen, vil massen av atomet er proporsjonalt med massetallet. Den relative massen til et atom i en gitt isotop bestemmes i forhold til massen til et atom i karbonisotopen C 12, tatt som 12 enheter, og kalles isotopmassen. Det viser seg å være nær massetallet til den tilsvarende isotopen. Den relative vekten av et atom til et kjemisk grunnstoff er gjennomsnittsverdien (med tanke på den relative overfloden av isotopene til et gitt element) av isotopvekten og kalles atomvekten (massen).
Et atom er et mikroskopisk system, og dets struktur og egenskaper kan bare forklares ved hjelp av kvanteteori, skapt hovedsakelig på 20-tallet av 1900-tallet og ment å beskrive fenomener i atomskala. Eksperimenter har vist at mikropartikler – elektroner, protoner, atomer osv. – i tillegg til korpuskulære, har bølgeegenskaper som viser seg i diffraksjon og interferens. I kvanteteorien brukes et bestemt bølgefelt preget av en bølgefunksjon (Ψ-funksjon) for å beskrive tilstanden til mikroobjekter. Denne funksjonen bestemmer sannsynlighetene for mulige tilstander til et mikroobjekt, det vil si at den karakteriserer de potensielle mulighetene for manifestasjon av en eller annen av dens egenskaper. Variasjonsloven for funksjonen Ψ i rom og tid (Schrödinger-ligningen), som gjør det mulig å finne denne funksjonen, spiller samme rolle i kvanteteorien som Newtons bevegelseslover i klassisk mekanikk. Løsningen av Schrödinger-ligningen fører i mange tilfeller til diskrete mulige tilstander i systemet. Så, for eksempel, når det gjelder et atom, oppnås en serie bølgefunksjoner for elektroner som tilsvarer forskjellige (kvantiserte) energiverdier. Systemet med energinivåer til atomet, beregnet ved kvanteteoriens metoder, har fått strålende bekreftelse i spektroskopi. Overgangen til et atom fra grunntilstanden som tilsvarer det laveste energinivået E 0 til en hvilken som helst av de eksiterte tilstandene E i skjer når en viss del av energien E i - E 0 absorberes. Et eksitert atom går inn i en mindre eksitert eller grunntilstand, vanligvis med emisjon av et foton. I dette tilfellet er fotonenergien hv lik forskjellen mellom energiene til et atom 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 har kvanteteorien gjort det mulig å forklare andre egenskaper ved atomer. Spesielt ble valens, naturen til den kjemiske bindingen og strukturen til molekyler forklart, og teorien om det periodiske systemet av elementer ble skapt.
Side 1
Nøytronladningen er null. Følgelig spiller ikke nøytroner en rolle i størrelsen på ladningen til kjernen til et atom. Serienummeret til krom er lik samme verdi.
Protonladning qp e Nøytronladning er lik null.
Det er lett å se at i dette tilfellet er ladningen til nøytronet null, og at protonet er 1, som forventet. Alle baryonene som inngår i to familier er oppnådd - de åtte og de ti. Mesoner består av en kvark og en antikvark. Baren betegner antikvarker; deres elektriske ladning er forskjellig i fortegn fra den tilsvarende kvarken. En merkelig kvark går ikke inn i en pi-meson, pi-mesoner, som vi allerede har sagt, er partikler med merkelighet og spinn lik null.
Siden ladningen til protonet er lik ladningen til elektronet og ladningen til nøytronet er lik kulen, så hvis den sterke interaksjonen er slått av, vil interaksjonen av protonet med det elektromagnetiske feltet A være den vanlige interaksjonen av Dirac-partikkelen - Yp / V. Nøytronet ville ikke ha noen elektromagnetisk interaksjon.
Betegnelser: 67 - ladningsforskjell mellom elektron og proton; q er nøytronladningen; qg er den absolutte verdien av elektronladningen.
Kjernen består av positivt ladede elementærpartikler - protoner og nøytroner som ikke bærer en ladning.
Grunnlaget for moderne ideer om materiens struktur er utsagnet om eksistensen av materieatomer, bestående av positivt ladede protoner og ladningsløse nøytroner, som danner en positivt ladet kjerne, og negativt ladede elektroner som roterer rundt kjernen. Energinivåene til elektroner, ifølge denne teorien, er diskrete, og tapet eller oppkjøpet av noe ekstra energi av dem betraktes som en overgang fra ett tillatt energinivå til et annet. I dette tilfellet blir den diskrete naturen til de elektroniske energinivåene årsaken til 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, der Z er antall elektron-proton-par, (q qp - qe er forskjellen i ladningene til elektronet og protonet) , N er antall nøytroner, og qn er ladningen til nøytronet.
Kjerneladningen bestemmes kun av antall protoner Z, og massetallet A sammenfaller med det totale antallet protoner og nøytroner. Siden ladningen til nøytronet er null, er det ingen elektrisk interaksjon i henhold til Coulomb-loven mellom to nøytroner, og også 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 ladningskonserveringsloven ikke ville bli observert. For eksempel gjør ufleksibiliteten til nøytroner i ensartede elektriske felt det mulig å betrakte nøytronladningen som lik null med en nøyaktighet på 1 (H7 av elektronladningen.
Vi har allerede sagt at forskjellen mellom det magnetiske momentet til et proton og en kjernemagneton er et fantastisk resultat. Enda mer overraskende (Det ser ut til at det er et magnetisk øyeblikk for et nøytron uten ladning.
Det er lett å se at disse kreftene ikke er redusert til noen av de krefttypene som er vurdert i de tidligere 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 proton- og nøytronmassene at bindingsenergien per partikkel vil være ubetydelig - den vil være 1036 ganger mindre enn det som er 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 et enkelt ladet proton og ingen ladning av et nøytron.
Den sterke bindingen som eksisterer mellom nukleoner i kjernen indikerer tilstedeværelsen i atomkjerner av spesielle, såkalte kjernekrefter. Det er lett å se at disse kreftene ikke er redusert til noen av de krefttypene som er vurdert i de tidligere 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 som 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 et enkelt ladet proton og ingen ladning av et nøytron.
Hva er et nøytron? Hva er dens struktur, egenskaper og funksjoner? Nøytroner er de største av partiklene som utgjør atomene, som er byggesteinene i all materie.
Atomstruktur
Nøytroner er lokalisert i kjernen - et tett område 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 nøytroner i kjernen ikke påvirker ladningen til et atom, har de mange egenskaper som påvirker et atom, inkludert nivået av radioaktivitet.
Nøytroner, isotoper og radioaktivitet
En partikkel som er i kjernen til et atom - et nøytron er 0,2 % større enn et proton. Sammen utgjør de 99,99 % av den totale massen til samme grunnstoff og kan ha et annet antall nøytroner. Når forskere refererer til atommasse, mener de gjennomsnittlig atommasse. For eksempel har karbon vanligvis 6 nøytroner og 6 protoner med en atommasse på 12, men noen ganger oppstår det med en atommasse på 13 (6 protoner og 7 nøytroner). Karbon med atomnummer 14 finnes også, men er sjelden. Så atommassen for karbon er i gjennomsnitt 12,011.
Når atomer har ulikt antall nøytroner, kalles de isotoper. Forskere har funnet måter å legge disse partiklene til kjernen for å lage store isotoper. Å legge til nøytroner påvirker ikke ladningen til atomet, siden de ikke har noen ladning. Imidlertid øker de radioaktiviteten til atomet. Dette kan resultere i svært ustabile atomer som kan slippe ut høye nivåer av energi.
Hva er en kjerne?
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. Elektroner tiltrekkes av kjernen, men beveger seg så raskt at deres rotasjon utføres i en viss avstand fra atomets sentrum. Den positive kjerneladningen kommer fra protoner, men hva er et nøytron? Det er en partikkel som ikke har noen elektrisk ladning. Nesten all vekten til 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 et grunnstoff som er et atom.
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.
Plassering av protoner og nøytroner i kjernen
Protonet og nøytronene er vanligvis avbildet som pakket sammen og jevnt fordelt over kuler. Dette er imidlertid en forenkling av selve strukturen. Hvert nukleon (proton eller nøytron) kan okkupere et visst energinivå og område av steder. Selv om kjernen kan være sfærisk, kan den også være pæreformet, kuleformet eller skiveformet.
Kjernene til protoner og nøytroner er baryoner, bestående av de minste, kalt kvarker. Tiltrekningskraften har svært kort rekkevidde, så protoner og nøytroner må være svært 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 en slik vitenskap som kjernefysikk var oppdagelsen av nøytronet (1932). Takk for dette burde være en engelsk fysiker som var elev av Rutherford. Hva er et nøytron? Dette er en ustabil partikkel, som i fri tilstand på bare 15 minutter er i stand til å forfalle til et proton, et elektron og et nøytrino, den såkalte masseløse nøytrale partikkelen.
Partikkelen har fått navnet sitt på grunn av at 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 egen 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 kjernen til atomer, får de potensielt farlige egenskaper. Når de beveger seg i høy hastighet, produserer de dødelig stråling. Kjent for sin evne til å drepe mennesker og dyr, har såkalte nøytronbomber minimal innvirkning på ikke-levende fysiske strukturer.
Nøytroner er en svært viktig del av et atom. Den høye tettheten til disse partiklene, kombinert med deres hastighet, gir dem ekstraordinær destruktiv kraft og energi. Som en konsekvens kan de endre eller til og med rive fra hverandre kjernene til atomer som rammer. Selv om nøytronet har en netto nøytral elektrisk ladning, består det av ladede komponenter som kansellerer hverandre med hensyn til ladning.
Nøytronet i et atom er en liten partikkel. Som protoner er de for små til å se selv med et elektronmikroskop, men de er der fordi det 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 på lang tid 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, og hver har sin egen elementære ladning, masse.
Strukturen til kjernen
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 passere inn i hverandre.
For eksempel, for å finne protoner, nøytroner og elektroner i det, er det nødvendig å kjenne serienummeret. Hvis vi tar i betraktning at det er dette elementet som leder det periodiske systemet, så inneholder kjernen ett proton.
Diameteren til en atomkjerne er ti tusendel av den totale størrelsen til et atom. Den inneholder hoveddelen av hele atomet. Massen til kjernen er tusenvis av ganger større enn summen av alle elektronene som finnes i atomet.
Partikkelkarakterisering
Vurder hvordan du finner protoner, nøytroner og elektroner i et atom, og lær om egenskapene deres. Protonet er det som tilsvarer kjernen til hydrogenatomet. Massen overstiger elektronet med 1836 ganger. For å bestemme enheten for elektrisitet som går gjennom en leder med et gitt tverrsnitt, bruk en elektrisk ladning.
Hvert atom har et visst antall protoner i kjernen. Det er en konstant verdi som karakteriserer de kjemiske og fysiske egenskapene til et gitt grunnstoff.
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 verdien av karbon (12) trekke fra antall protoner (6), får vi seks nøytroner.
For et jernatom tilsvarer antallet protoner 26, det vil si at dette elementet har det 26. serienummeret i det periodiske systemet.
Nøytronet er en elektrisk nøytral partikkel, ustabil i fri tilstand. Et nøytron er i stand til å forvandle seg spontant til et positivt ladet proton, mens det sender ut et antinøytrino og et elektron. Dens gjennomsnittlige halveringstid er 12 minutter. Massetallet er summen av antall 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 får en positiv oksidasjonstilstand under en kjemisk interaksjon med et annet grunnstoff, endres ikke antallet protoner og nøytroner i det, bare elektroner blir mindre.
Konklusjon
Det var flere teorier angående strukturen til atomet, men ingen av dem var levedyktig. Før versjonen laget av Rutherford, var det ingen detaljert forklaring på plasseringen av protoner og nøytroner inne i kjernen, samt rotasjonen av elektroner i sirkulære baner. Etter utseendet til 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 bestemt kjemisk element.
→Det er velkjent for mange fra skolen at all materie besto 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, veldig omtrentlig, betraktes 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 en partikkel fra en annen. 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 en masse, men så liten at den ofte regnes som null). Uten masse kan partikler bare eksistere i bevegelse. Massen til alle partikler er forskjellig. Elektronet har minimum masse, bortsett fra nøytrinoet. Partikler som kalles 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. Partikler som er nesten 100 ganger tyngre enn et proton er allerede oppdaget. 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. For alle fritt eksisterende partikler er den elektriske ladningen et multiplum av ladningen til elektronet. I tillegg til fritt eksisterende partikler er det også partikler som bare er i bundet tilstand, vi skal snakke om dem litt senere.
Spinn, samt andre kvantetall av forskjellige partikler er forskjellige og karakteriserer deres unike. Noen kvantetall er bevart i noen interaksjoner, noen i andre. Alle disse kvantetallene bestemmer hvilke partikler som samhandler med hvilke og hvordan. 
Levetiden er også en svært viktig egenskap ved en partikkel, og vi vil vurdere den nærmere. 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). Og hvor er det da hundrevis av 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 svært lite, omtrent 10 til minus 10 sekunder eller mindre, og derfor ikke danner strukturer som atomer, krystallgitter osv. Den andre grunnen gjelder nøytrinoer, selv om disse partiklene ikke forfaller, er de bare utsatt for svak og gravitasjonsinteraksjon. Dette betyr at disse partiklene samhandler så lite at det er nesten umulig å oppdage dem.
La oss visualisere hva som uttrykker hvor godt partikkelen 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, de vil endre retning kraftig, sende ut fotoner og dermed miste energi ganske raskt. Med strømmen av nøytrinoer er ikke alt slik, de kan passere gjennom jorden nesten uten interaksjoner. Derfor er det veldig vanskelig å finne dem.
Så de fleste partikler lever veldig kort tid, hvoretter de forfaller. Partikkelforfall er de vanligste reaksjonene. Som et resultat av forfall brytes en partikkel opp i flere andre med mindre masse, og de forfaller i sin tur ytterligere. Alle forfall følger visse regler - bevaringslover. Så, for eksempel, som et resultat av forfall, må en elektrisk ladning, masse, spinn og en rekke kvantetall bevares. Noen kvantetall kan endre seg under forfallet, men også underlagt visse regler. Det er forfallsreglene som forteller oss at elektronet og protonet er stabile partikler. De kan ikke lenger forfalle ved å adlyde forfallets regler, og derfor er det hos dem forfallets lenker slutter.
Her vil jeg si noen ord om nøytronet. Et fritt nøytron forfaller også til et proton og et elektron på omtrent 15 minutter. Men når nøytronet er i atomkjernen, skjer ikke dette. Dette faktum kan forklares på forskjellige måter. For eksempel, når et elektron og et ekstra proton fra et nedbrutt nøytron dukker opp i kjernen til et atom, skjer den omvendte reaksjonen umiddelbart - ett av protonene absorberer et elektron og blir til et nøytron. Dette bildet kalles dynamisk likevekt. Den ble observert i universet på et tidlig stadium av utviklingen kort tid etter big bang.
I tillegg til henfallsreaksjoner er det også spredningsreaksjoner - når to eller flere partikler samhandler samtidig, og resultatet er en eller flere andre partikler. Det er også absorpsjonsreaksjoner, når en er oppnådd fra to eller flere partikler. Alle reaksjoner skjer som et resultat av en sterk svak eller elektromagnetisk interaksjon. Reaksjoner på grunn av den sterke interaksjonen er de raskeste, tiden for en slik reaksjon kan nå 10 til minus 20 sekunder. Reaksjonshastigheten på grunn av elektromagnetisk interaksjon er lavere, her kan tiden være ca 10 til minus 8 sekunder. For svake interaksjonsreaksjoner kan tiden nå titalls sekunder og noen ganger til og med 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 gir et nøytron. Totalt 6 kvarker er kjent. Deres ulike 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. Veldig enkelt - protonet er elementært, siden det ikke kan deles opp i dets komponentdeler - kvarker. Alle partikler som deltar i det sterke samspillet er sammensatt 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 stjernedypet, strålingen fra nøytronstjerner og mye mer.
| Sannsynligheter og kvantemekanikk | > |
Laster inn...