Un atom este cea mai mică particulă a unui element chimic care își păstrează toate proprietățile chimice. Un atom este format dintr-un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ. Sarcina nucleului oricărui element chimic este egală cu produsul dintre Z și e, unde Z este numărul de serie al acestui element din sistemul periodic al elementelor chimice, e este valoarea sarcinii electrice elementare.
Electron- aceasta este cea mai mică particulă a unei substanțe cu sarcină electrică negativă e=1,6·10 -19 coulombi, luată ca sarcină electrică elementară. Electronii, care se rotesc în jurul nucleului, sunt localizați pe învelișurile de electroni K, L, M etc. K este învelișul cel mai apropiat de nucleu. Mărimea unui atom este determinată de mărimea învelișului său de electroni. Un atom poate pierde electroni și deveni un ion pozitiv sau poate câștiga electroni și deveni un ion negativ. Sarcina unui ion determină numărul de electroni pierduți sau câștigați. Procesul de transformare a unui atom neutru într-un ion încărcat se numește ionizare.
nucleul atomic(partea centrală a atomului) constă din particule nucleare elementare - protoni și neutroni. Raza nucleului este de aproximativ o sută de mii de ori mai mică decât raza atomului. Densitatea nucleului atomic este extrem de mare. Protoni- Acestea sunt particule elementare stabile, având o sarcină electrică pozitivă unitară și o masă de 1836 de ori mai mare decât masa unui electron. Protonul este nucleul celui mai ușor element, hidrogenul. Numărul de protoni din nucleu este Z. Neutroni este o particulă elementară neutră (fără sarcină electrică) cu o masă foarte apropiată de masa unui proton. Deoarece masa nucleului este suma masei protonilor și neutronilor, numărul de neutroni din nucleul unui atom este A - Z, unde A este numărul de masă al unui izotop dat (vezi). Protonul și neutronul care formează nucleul se numesc nucleoni. În nucleu, nucleonii sunt legați de forțe nucleare speciale.
Nucleul atomic are un depozit uriaș de energie, care este eliberată în timpul reacțiilor nucleare. Reacțiile nucleare apar atunci când nucleele atomice interacționează cu particulele elementare sau cu nucleele altor elemente. Ca rezultat al reacțiilor nucleare, se formează noi nuclei. De exemplu, un neutron se poate transforma într-un proton. În acest caz, o particulă beta, adică un electron, este ejectată din nucleu.
Tranziția în nucleul unui proton într-un neutron poate fi efectuată în două moduri: fie o particulă cu o masă egală cu masa unui electron, dar cu o sarcină pozitivă, numită pozitron (desintegrarea pozitronilor), este emisă din nucleul sau nucleul captează unul dintre electronii din cel mai apropiat înveliș K (K -capture).
Uneori, nucleul format are un exces de energie (este într-o stare excitată) și, trecând în starea normală, eliberează excesul de energie sub formă de radiație electromagnetică cu o lungime de undă foarte scurtă -. Energia eliberată în timpul reacțiilor nucleare este utilizată practic în diverse industrii.
Un atom (greacă atomos - indivizibil) este cea mai mică particulă a unui element chimic care are proprietățile sale chimice. Fiecare element este format din anumite tipuri de atomi. Structura unui atom include nucleul care poartă o sarcină electrică pozitivă și electroni încărcați negativ (vezi), formând învelișurile sale electronice. Valoarea sarcinii electrice a nucleului este egală cu Ze, unde e este sarcina electrică elementară, egală ca mărime cu sarcina electronului (4,8 10 -10 unități e.-st.), iar Z este numărul atomic a acestui element în sistemul periodic al elementelor chimice (vezi .). Deoarece un atom neionizat este neutru, numărul de electroni incluși în el este, de asemenea, egal cu Z. Compoziția nucleului (vezi. Nucleul atomic) include nucleoni, particule elementare cu o masă de aproximativ 1840 de ori mai mare decât masa unui atom. electroni (egal cu 9,1 10 - 28 g), protoni (vezi), încărcați pozitiv și neutroni fără sarcină (vezi). Numărul de nucleoni din nucleu se numește număr de masă și este notat cu litera A. Numărul de protoni din nucleu, egal cu Z, determină numărul de electroni care intră în atom, structura învelișurilor de electroni și substanța chimică. proprietățile atomului. Numărul de neutroni din nucleu este A-Z. Izotopii sunt numiți varietăți ale aceluiași element, ale căror atomi diferă între ei ca număr de masă A, dar au același Z. Astfel, în nucleele atomilor diferiților izotopi ai unui element există un număr diferit de neutroni cu același număr de protoni. La desemnarea izotopilor, numărul de masă A este scris în partea de sus a simbolului elementului, iar numărul atomic în partea de jos; de exemplu, izotopii oxigenului sunt notați: 
Dimensiunile atomului sunt determinate de dimensiunile învelișurilor de electroni și pentru tot Z sunt de aproximativ 10 -8 cm. Deoarece masa tuturor electronilor atomului este de câteva mii de ori mai mică decât masa nucleului, masa de atomul este proporțional cu numărul de masă. Masa relativă a unui atom al unui izotop dat se determină în raport cu masa unui atom al izotopului de carbon C 12, luată ca 12 unități, și se numește masă izotopică. Se dovedește a fi aproape de numărul de masă al izotopului corespunzător. Greutatea relativă a unui atom al unui element chimic este valoarea medie (ținând cont de abundența relativă a izotopilor unui element dat) a greutății izotopice și se numește greutatea atomică (masă).
Un atom este un sistem microscopic, iar structura și proprietățile lui pot fi explicate doar cu ajutorul teoriei cuantice, creată în principal în anii 20 ai secolului XX și menită să descrie fenomene la scară atomică. Experimentele au arătat că microparticulele - electroni, protoni, atomi etc. - pe lângă corpusculare, au proprietăți de undă care se manifestă prin difracție și interferență. În teoria cuantică, pentru a descrie starea micro-obiectelor, se folosește un anumit câmp de undă, caracterizat printr-o funcție de undă (funcția Ψ). Această funcție determină probabilitățile stărilor posibile ale micro-obiectului, adică caracterizează posibilitățile potențiale de manifestare a uneia sau alteia dintre proprietățile sale. Legea de variație a funcției Ψ în spațiu și timp (ecuația Schrödinger), care face posibilă găsirea acestei funcții, joacă același rol în teoria cuantică ca și legile mișcării lui Newton din mecanica clasică. Rezolvarea ecuației Schrödinger conduce în multe cazuri la stări posibile discrete ale sistemului. Deci, de exemplu, în cazul unui atom, se obține o serie de funcții de undă pentru electroni corespunzătoare unor valori diferite (cuantificate) de energie. Sistemul nivelurilor de energie ale atomului, calculat prin metodele teoriei cuantice, a primit o confirmare strălucitoare în spectroscopie. Tranziția unui atom de la starea fundamentală corespunzătoare celui mai scăzut nivel de energie E 0 la oricare dintre stările excitate E i are loc atunci când o anumită porțiune de energie E i - E 0 este absorbită. Un atom excitat intră într-o stare mai puțin excitată sau fundamentală, de obicei cu emisia unui foton. În acest caz, energia fotonului hv este egală cu diferența dintre energiile unui atom în două stări: hv= E i - E k unde h este constanta lui Planck (6,62·10 -27 erg·sec), v este frecvența de lumina.
Pe lângă spectrele atomice, teoria cuantică a făcut posibilă explicarea altor proprietăți ale atomilor. În special, au fost explicate valența, natura legăturii chimice și structura moleculelor și a fost creată teoria sistemului periodic de elemente.
Pagina 1
Sarcina neutronilor este zero. În consecință, neutronii nu joacă un rol în mărimea sarcinii nucleului unui atom. Numărul de serie al cromului este egal cu aceeași valoare.
Sarcina de proton qp e Sarcina de neutron este egală cu zero.
Este ușor de observat că în acest caz sarcina neutronului este zero, iar cea a protonului este 1, așa cum era de așteptat. Se obțin toți barionii incluși în două familii - cei opt și cei zece. Mezonii sunt formați dintr-un cuarc și un antiquarc. Bara denotă antiquarci; sarcina lor electrică diferă ca semn de cea a quarcului corespunzător. Un quarc ciudat nu intră într-un pi-mezon, pi-mesonii, așa cum am spus deja, sunt particule cu straniu și spin egal cu zero.
Deoarece sarcina protonului este egală cu sarcina electronului și sarcina neutronului este egală cu glonțul, atunci dacă interacțiunea puternică este oprită, interacțiunea protonului cu câmpul electromagnetic A va fi interacțiunea obișnuită. a particulei de Dirac - Yp / V. Neutronul nu ar avea nicio interacțiune electromagnetică.
Denumiri: 67 - diferenta de sarcina intre electron si proton; q este sarcina cu neutroni; qg este valoarea absolută a sarcinii electronilor.
Nucleul este format din particule elementare încărcate pozitiv - protoni și neutroni care nu poartă o sarcină.
Baza ideilor moderne despre structura materiei este afirmația despre existența atomilor materiei, constând din protoni încărcați pozitiv și neutroni fără sarcină, formând un nucleu încărcat pozitiv și electroni încărcați negativ care se rotesc în jurul nucleului. Nivelurile de energie ale electronilor, conform acestei teorii, sunt de natură discretă, iar pierderea sau dobândirea de energie suplimentară de către aceștia este considerată ca o tranziție de la un nivel de energie permis la altul. În acest caz, natura discretă a nivelurilor de energie electronică devine motivul pentru aceeași absorbție sau emisie discretă de energie de către un electron în timpul tranziției de la un nivel de energie la altul.
Am presupus că sarcina unui atom sau a unei molecule este complet determinată de suma scalară q Z (q Nqn, unde Z este numărul de perechi electron-proton, (q qp - qe este diferența dintre sarcinile electronului și protonului). , N este numărul de neutroni, iar qn este sarcina neutronului.
Sarcina nucleară este determinată doar de numărul de protoni Z, iar numărul său de masă A coincide cu numărul total de protoni și neutroni. Deoarece sarcina neutronului este zero, nu există nicio interacțiune electrică conform legii Coulomb între doi neutroni și, de asemenea, între un proton și un neutron. În același timp, între cei doi protoni acționează o forță electrică de respingere.
Mai mult, în limitele preciziei măsurătorii, nu a fost înregistrat vreodată un singur proces de coliziune, în care legea de conservare a sarcinii să nu fie respectată. De exemplu, inflexibilitatea neutronilor în câmpuri electrice uniforme face posibilă considerarea încărcăturii neutronilor ca fiind egală cu zero cu o precizie de 1 (H7 a sarcinii electronului.
Am spus deja că diferența dintre momentul magnetic al unui proton și al unui magneton nuclear este un rezultat uimitor. Și mai surprinzător (Se pare că există un moment magnetic pentru un neutron fără încărcare.
Este ușor de observat că aceste forțe nu sunt reduse la niciunul dintre tipurile de forțe luate în considerare în părțile anterioare ale cursului de fizică. Într-adevăr, dacă presupunem, de exemplu, că forțele gravitaționale acționează între nucleonii din nuclei, atunci este ușor de calculat din masele cunoscute de protoni și neutroni că energia de legare per particulă va fi neglijabilă - va fi de 1036 de ori mai mică decât cea observată. experimental. De asemenea, ipoteza despre natura electrică a forțelor nucleare dispare. Într-adevăr, în acest caz, este imposibil să ne imaginăm un nucleu stabil format dintr-un singur proton încărcat și nicio sarcină de neutron.
Legătura puternică care există între nucleonii din nucleu indică prezența în nucleele atomice a unor forțe speciale, așa-numitele nucleare. Este ușor de observat că aceste forțe nu sunt reduse la niciunul dintre tipurile de forțe luate în considerare în părțile anterioare ale cursului de fizică. Într-adevăr, dacă presupunem, de exemplu, că forțele gravitaționale acționează între nucleonii din nuclee, atunci este ușor de calculat din masele cunoscute ale protonului și neutronului că energia de legare per particulă va fi neglijabilă - va fi de 1038 de ori mai mică decât care s-a observat experimental. De asemenea, ipoteza despre natura electrică a forțelor nucleare dispare. Într-adevăr, în acest caz, este imposibil să ne imaginăm un nucleu stabil format dintr-un singur proton încărcat și nicio sarcină de neutron.
Ce este un neutron? Care sunt structura, proprietățile și funcțiile sale? Neutronii sunt cele mai mari dintre particulele care alcătuiesc atomii, care sunt elementele de bază ale întregii materii.
Structura atomului
Neutronii sunt localizați în nucleu - o regiune densă a atomului, plină de asemenea cu protoni (particule încărcate pozitiv). Aceste două elemente sunt ținute împreună de o forță numită nucleară. Neutronii au o sarcină neutră. Sarcina pozitivă a protonului se potrivește cu sarcina negativă a electronului pentru a crea un atom neutru. Deși neutronii din nucleu nu afectează sarcina unui atom, ei au multe proprietăți care afectează un atom, inclusiv nivelul de radioactivitate.
Neutroni, izotopi și radioactivitate
O particulă care se află în nucleul unui atom - un neutron este cu 0,2% mai mare decât un proton. Împreună, ele reprezintă 99,99% din masa totală a aceluiași element și pot avea un număr diferit de neutroni. Când oamenii de știință se referă la masa atomică, ei înseamnă masa atomică medie. De exemplu, carbonul are de obicei 6 neutroni și 6 protoni cu o masă atomică de 12, dar uneori apare cu o masă atomică de 13 (6 protoni și 7 neutroni). Carbonul cu număr atomic 14 există și el, dar este rar. Deci masa atomică a carbonului ajunge la 12.011.
Când atomii au un număr diferit de neutroni, ei se numesc izotopi. Oamenii de știință au găsit modalități de a adăuga aceste particule în nucleu pentru a crea izotopi mari. Acum adăugarea de neutroni nu afectează sarcina atomului, deoarece aceștia nu au nicio sarcină. Cu toate acestea, ele cresc radioactivitatea atomului. Acest lucru poate duce la atomi foarte instabili care pot descărca niveluri ridicate de energie.
Ce este un nucleu?
În chimie, nucleul este centrul încărcat pozitiv al unui atom, care este format din protoni și neutroni. Cuvântul „miez” provine din latinescul nucleus, care este o formă a cuvântului care înseamnă „nucă” sau „miez”. Termenul a fost inventat în 1844 de Michael Faraday pentru a descrie centrul unui atom. Științele implicate în studiul nucleului, studiul compoziției și caracteristicilor acestuia, se numesc fizică nucleară și chimie nucleară.
Protonii și neutronii sunt ținuți împreună de forța nucleară puternică. Electronii sunt atrași de nucleu, dar se mișcă atât de repede încât rotația lor se realizează la o anumită distanță de centrul atomului. Sarcina nucleară pozitivă provine de la protoni, dar ce este un neutron? Este o particulă care nu are sarcină electrică. Aproape toată greutatea unui atom este conținută în nucleu, deoarece protonii și neutronii au mult mai multă masă decât electronii. Numărul de protoni dintr-un nucleu atomic determină identitatea acestuia ca element. Numărul de neutroni indică care izotop al unui element este un atom.
Dimensiunea nucleului atomic
Nucleul este mult mai mic decât diametrul total al atomului, deoarece electronii pot fi mai departe de centru. Un atom de hidrogen este de 145.000 de ori mai mare decât nucleul său, iar un atom de uraniu este de 23.000 de ori mai mare decât centrul său. Nucleul de hidrogen este cel mai mic deoarece este format dintr-un singur proton.
Localizarea protonilor și neutronilor în nucleu
Protonii și neutronii sunt de obicei reprezentați ca împachetate împreună și distribuiți uniform pe sfere. Cu toate acestea, aceasta este o simplificare a structurii actuale. Fiecare nucleon (proton sau neutron) poate ocupa un anumit nivel de energie și o gamă de locații. În timp ce nucleul poate fi sferic, poate fi, de asemenea, în formă de para, globular sau în formă de disc.
Nucleele de protoni și neutroni sunt barioni, formați din cei mai mici, numiți quarci. Forța de atracție are o rază foarte scurtă, astfel încât protonii și neutronii trebuie să fie foarte aproape unul de celălalt pentru a fi legați. Această atracție puternică învinge repulsia naturală a protonilor încărcați.
Proton, neutron și electron
Un impuls puternic în dezvoltarea unei astfel de științe precum fizica nucleară a fost descoperirea neutronului (1932). Mulțumesc pentru asta ar trebui să fie un fizician englez care a fost student al lui Rutherford. Ce este un neutron? Aceasta este o particulă instabilă, care în stare liberă în doar 15 minute este capabilă să se descompună într-un proton, un electron și un neutrin, așa-numita particulă neutră fără masă.
Particula și-a primit numele datorită faptului că nu are sarcină electrică, este neutră. Neutronii sunt extrem de densi. Într-o stare izolată, un neutron va avea o masă de numai 1,67·10 - 27, iar dacă luați o linguriță plină dens cu neutroni, atunci bucata de materie rezultată va cântări milioane de tone.
Numărul de protoni din nucleul unui element se numește număr atomic. Acest număr conferă fiecărui element propria identitate unică. În atomii unor elemente, cum ar fi carbonul, numărul de protoni din nuclee este întotdeauna același, dar numărul de neutroni poate varia. Un atom al unui element dat cu un anumit număr de neutroni în nucleu se numește izotop.
Sunt neutronii unici periculoși?
Ce este un neutron? Aceasta este o particulă care, împreună cu protonul, este inclusă în Cu toate acestea, uneori pot exista singure. Când neutronii se află în afara nucleelor atomilor, aceștia dobândesc proprietăți potențial periculoase. Când se mișcă cu viteză mare, produc radiații letale. Cunoscute pentru capacitatea lor de a ucide oameni și animale, așa-numitele bombe cu neutroni au un impact minim asupra structurilor fizice nevii.
Neutronii sunt o parte foarte importantă a unui atom. Densitatea mare a acestor particule, combinată cu viteza lor, le conferă o putere și o energie distructive extraordinare. În consecință, ele pot altera sau chiar rupe nucleele atomilor care lovesc. Deși neutronul are o sarcină electrică neutră netă, este alcătuit din componente încărcate care se anulează reciproc în ceea ce privește sarcina.
Neutronul dintr-un atom este o particulă minusculă. La fel ca protonii, ei sunt prea mici pentru a fi văzuti chiar și cu un microscop electronic, dar sunt acolo pentru că doar așa se explică comportamentul atomilor. Neutronii sunt foarte importanți pentru stabilitatea unui atom, dar în afara centrului său atomic ei nu pot exista mult timp și se descompun în medie în doar 885 de secunde (aproximativ 15 minute).
Să vorbim despre cum să găsim protoni, neutroni și electroni. Există trei tipuri de particule elementare într-un atom și fiecare are propria sa sarcină elementară, masa.
Structura nucleului
Pentru a înțelege cum să găsiți protoni, neutroni și electroni, imaginați-vă că este partea principală a atomului. În interiorul nucleului se află protoni și neutroni numiți nucleoni. În interiorul nucleului, aceste particule pot trece unele în altele.
De exemplu, pentru a găsi protoni, neutroni și electroni în este necesar să se cunoască numărul de serie. Dacă luăm în considerare că acest element este cel care conduce sistemul periodic, atunci nucleul său conține un proton.
Diametrul unui nucleu atomic este de zece miimi din dimensiunea totală a unui atom. Conține cea mai mare parte a întregului atom. Masa nucleului este de mii de ori mai mare decât suma tuturor electronilor prezenți în atom.
Caracterizarea particulelor
Luați în considerare cum să găsiți protoni, neutroni și electroni într-un atom și aflați despre caracteristicile acestora. Protonul este cel care corespunde nucleului atomului de hidrogen. Masa sa depășește electronul de 1836 de ori. Pentru a determina unitatea de electricitate care trece printr-un conductor cu o secțiune transversală dată, utilizați o sarcină electrică.
Fiecare atom are un anumit număr de protoni în nucleul său. Este o valoare constantă care caracterizează proprietățile chimice și fizice ale unui element dat.
Cum să găsești protoni, neutroni și electroni într-un atom de carbon? Numărul atomic al acestui element chimic este 6, prin urmare, nucleul conține șase protoni. Conform sistemului planetar, șase electroni se mișcă pe orbite în jurul nucleului. Pentru a determina numărul de neutroni din valoarea carbonului (12) scădem numărul de protoni (6), obținem șase neutroni.
Pentru un atom de fier, numărul de protoni corespunde cu 26, adică acest element are al 26-lea număr de serie în tabelul periodic.
Neutronul este o particulă neutră din punct de vedere electric, instabilă în stare liberă. Un neutron este capabil să se transforme spontan într-un proton încărcat pozitiv, în timp ce emite un antineutrin și un electron. Timpul mediu de înjumătățire este de 12 minute. Numărul de masă este suma numărului de protoni și neutroni din nucleul unui atom. Să încercăm să ne dăm seama cum să găsim protoni, neutroni și electroni într-un ion? Dacă un atom capătă o stare de oxidare pozitivă în timpul unei interacțiuni chimice cu un alt element, atunci numărul de protoni și neutroni din el nu se modifică, doar electronii devin mai mici.
Concluzie
Au existat mai multe teorii cu privire la structura atomului, dar niciuna nu a fost viabilă. Înainte de versiunea creată de Rutherford, nu exista o explicație detaliată a locației protonilor și neutronilor în interiorul nucleului, precum și a rotației electronilor pe orbite circulare. După apariția teoriei structurii planetare a atomului, cercetătorii au avut ocazia nu numai să determine numărul de particule elementare dintr-un atom, ci și să prezică proprietățile fizice și chimice ale unui anumit element chimic.
→Mulți de la școală știe bine că toată materia era formată din atomi. Atomii, la rândul lor, sunt formați din protoni și neutroni care formează nucleul atomilor și electronilor aflați la o anumită distanță de nucleu. Mulți au auzit, de asemenea, că lumina constă și din particule - fotoni. Cu toate acestea, lumea particulelor nu se limitează la asta. Până în prezent, sunt cunoscute peste 400 de particule elementare diferite. Să încercăm să înțelegem cum diferă particulele elementare unele de altele.
Există mulți parametri prin care particulele elementare pot fi distinse unele de altele:
- Greutate.
- Incarcare electrica.
- Durata de viață. Aproape toate particulele elementare au o durată de viață finită, după care se degradează.
- A învârti. Poate fi, foarte aproximativ, considerat ca un moment de rotatie.
Încă câțiva parametri, sau așa cum sunt denumiți în mod obișnuit în știința numerelor cuantice. Acești parametri nu au întotdeauna o semnificație fizică clară, dar sunt necesari pentru a distinge o particulă de alta. Toți acești parametri suplimentari sunt introduși ca niște cantități care se păstrează în interacțiune.
Aproape toate particulele au masă, cu excepția fotonilor și neutrinilor (conform ultimelor date, neutrinii au o masă, dar atât de mică încât este adesea considerată zero). Fără masă, particulele pot exista doar în mișcare. Masa tuturor particulelor este diferită. Electronul are masa minimă, în afară de neutrin. Particulele numite mezoni au o masă de 300-400 de ori mai mare decât masa unui electron, un proton și un neutron sunt de aproape 2000 de ori mai grele decât un electron. Au fost deja descoperite particule care sunt de aproape 100 de ori mai grele decât un proton. Masa, (sau echivalentul său energetic conform formulei lui Einstein:
se păstrează în toate interacțiunile particulelor elementare.
Nu toate particulele au o sarcină electrică, ceea ce înseamnă că nu toate particulele sunt capabile să participe la interacțiunea electromagnetică. Pentru toate particulele care există liber, sarcina electrică este un multiplu al sarcinii electronului. Pe lângă particulele care există liber, există și particule care sunt doar într-o stare legată, despre ele vom vorbi puțin mai târziu.
Spinul, precum și alte numere cuantice de particule diferite sunt diferite și le caracterizează unicitatea. Unele numere cuantice sunt conservate în unele interacțiuni, altele în altele. Toate aceste numere cuantice determină ce particule interacționează cu care și cum. 
Durata de viață este, de asemenea, o caracteristică foarte importantă a unei particule și o vom lua în considerare mai detaliat. Să începem cu o notă. După cum spuneam la începutul articolului, tot ceea ce ne înconjoară este format din atomi (electroni, protoni și neutroni) și lumină (fotoni). Și unde, atunci, sunt sute de tipuri diferite de particule elementare. Răspunsul este simplu - peste tot în jurul nostru, dar nu observăm din două motive.
Prima dintre ele este că aproape toate celelalte particule trăiesc foarte puțin, aproximativ 10 până la minus 10 secunde sau mai puțin și, prin urmare, nu formează structuri precum atomii, rețelele cristaline etc. Al doilea motiv se referă la neutrini, deși aceste particule nu se degradează, ele sunt supuse doar unei interacțiuni slabe și gravitaționale. Aceasta înseamnă că aceste particule interacționează atât de puțin încât este aproape imposibil să le detectezi.
Să vizualizăm ceea ce exprimă cât de bine interacționează particula. De exemplu, fluxul de electroni poate fi oprit de o foaie de oțel destul de subțire, de ordinul câțiva milimetri. Acest lucru se va întâmpla deoarece electronii vor începe imediat să interacționeze cu particulele tablei de oțel, își vor schimba brusc direcția, vor emite fotoni și, astfel, vor pierde energie destul de repede. Cu fluxul de neutrini, totul nu este așa, ei pot trece prin Pământ aproape fără interacțiuni. De aceea este foarte greu să le găsești.
Deci, majoritatea particulelor trăiesc un timp foarte scurt, după care se degradează. Descompunerile particulelor sunt cele mai frecvente reacții. Ca rezultat al dezintegrarii, o particulă se descompune în alte câteva de masă mai mică, iar acestea, la rândul lor, se descompun în continuare. Toate degradarile se supun anumitor reguli - legi de conservare. Deci, de exemplu, ca rezultat al dezintegrarii, o sarcină electrică, masă, spin și un număr de numere cuantice trebuie conservate. Unele numere cuantice se pot schimba în timpul dezintegrarii, dar și sub rezerva anumitor reguli. Regulile de dezintegrare sunt cele care ne spun că electronul și protonul sunt particule stabile. Ei nu mai pot dezintegra respectând regulile dezintegrarii și, prin urmare, lanțurile de dezintegrare se termină cu ele.
Aici aș vrea să spun câteva cuvinte despre neutron. De asemenea, un neutron liber se descompune într-un proton și un electron în aproximativ 15 minute. Cu toate acestea, atunci când neutronul se află în nucleul atomic, acest lucru nu se întâmplă. Acest fapt poate fi explicat în diferite moduri. De exemplu, atunci când în nucleul unui atom apar un electron și un proton suplimentar dintr-un neutron degradat, are loc imediat reacția inversă - unul dintre protoni absoarbe un electron și se transformă într-un neutron. Această imagine se numește echilibru dinamic. A fost observată în univers într-un stadiu incipient al dezvoltării sale, la scurt timp după Big Bang.
Pe lângă reacțiile de degradare, există și reacții de împrăștiere - atunci când două sau mai multe particule interacționează simultan, iar rezultatul este una sau mai multe alte particule. Există și reacții de absorbție, când una este obținută din două sau mai multe particule. Toate reacțiile apar ca urmare a unei interacțiuni puternice, slabe sau electromagnetice. Reacțiile datorate interacțiunii puternice sunt cele mai rapide, timpul unei astfel de reacții putând ajunge la 10 în minus 20 de secunde. Viteza reacțiilor din cauza interacțiunii electromagnetice este mai mică, aici timpul poate fi de aproximativ 10 până la minus 8 secunde. Pentru reacțiile de interacțiune slabă, timpul poate ajunge la zeci de secunde și uneori chiar la ani.
La sfârșitul poveștii despre particule, să vorbim despre quarci. Quarcii sunt particule elementare care au o sarcină electrică care este un multiplu al unei treimi din sarcina unui electron și care nu poate exista în stare liberă. Interacțiunea lor este aranjată în așa fel încât să poată trăi doar ca parte a ceva. De exemplu, o combinație de trei quarci de un anumit tip formează un proton. O altă combinație dă un neutron. Se cunosc un total de 6 quarci. Diversele lor combinații ne oferă particule diferite și, deși nu toate combinațiile de quarci sunt permise de legile fizice, există destul de multe particule formate din quarci.
Aici poate apărea întrebarea cum poate fi numit un proton elementar dacă este format din quarci. Foarte simplu - protonul este elementar, deoarece nu poate fi împărțit în părțile sale componente - quarci. Toate particulele care participă la interacțiunea puternică sunt compuse din quarci și, în același timp, sunt elementare.
Înțelegerea interacțiunilor particulelor elementare este foarte importantă pentru înțelegerea structurii universului. Tot ceea ce se întâmplă cu corpurile macro este rezultatul interacțiunii particulelor. Este interacțiunea particulelor care descrie creșterea copacilor pe pământ, reacțiile în adâncurile stelelor, radiația stelelor neutronice și multe altele.
| Probabilități și mecanică cuantică | > |
Se încarcă...