Zarah yang membentuk atom boleh dibayangkan dengan cara yang berbeza - contohnya, dalam bentuk zarah debu bulat. Mereka sangat kecil sehingga setiap butiran debu tersebut tidak boleh dianggap secara berasingan. Semua jirim yang ada di dunia sekeliling terdiri daripada zarah tersebut. Apakah zarah yang membentuk atom?
Definisi
Zarah subatom ialah salah satu daripada "batu bata" dari mana seluruh dunia dibina. Zarah-zarah ini termasuk proton dan neutron, yang merupakan sebahagian daripada nukleus atom. Elektron yang beredar mengelilingi nukleus juga tergolong dalam kategori ini. Dengan kata lain, zarah subatom dalam fizik ialah proton, neutron dan elektron. Di dunia yang biasa kepada manusia, sebagai peraturan, zarah jenis lain tidak dijumpai - mereka hidup sangat pendek. Apabila usia mereka berakhir, mereka akan mereput menjadi zarah biasa.
Bilangan zarah subatom yang hidup agak pendek, hari ini adalah dalam ratusan. Bilangan mereka sangat besar sehingga saintis tidak lagi menggunakan nama biasa untuk mereka. Seperti bintang, mereka sering diberikan sebutan angka dan abjad.
Ciri Utama
Putaran, cas elektrik dan jisim adalah antara ciri terpenting bagi mana-mana zarah subatom. Oleh kerana berat zarah sering dikaitkan dengan jisim, sesetengah zarah secara tradisinya dipanggil "berat". Persamaan Einstein (E=mc2) menunjukkan bahawa jisim zarah subatom secara langsung bergantung kepada tenaga dan kelajuannya. Bagi cas elektrik, ia sentiasa gandaan unit asas. Sebagai contoh, jika cas proton ialah +1, maka cas elektron ialah -1. Walau bagaimanapun, sesetengah zarah subatom, seperti foton atau neutrino, tidak mempunyai cas elektrik sama sekali.
Selain itu, ciri penting ialah hayat zarah. Baru-baru ini, saintis yakin bahawa elektron, foton, serta neutrino dan proton adalah stabil dengan sempurna, dan hayatnya hampir tidak terhingga. Walau bagaimanapun, ini tidak sepenuhnya benar. Neutron, sebagai contoh, kekal stabil hanya sehingga ia "dibebaskan" daripada nukleus atom. Selepas itu, jangka hayatnya adalah secara purata 15 minit. Semua zarah yang tidak stabil mengalami proses pereputan kuantum yang tidak boleh diramal sepenuhnya.
Penyelidikan Zarah
Atom dianggap tidak boleh dibahagikan sehingga strukturnya ditemui. Kira-kira seabad yang lalu, Rutherford membuat eksperimen terkenalnya, yang terdiri daripada membombardir kepingan nipis dengan aliran zarah alfa. Ternyata atom jirim boleh dikatakan kosong. Dan di tengah-tengah atom adalah semua yang kita panggil nukleus atom - iakira-kira seribu kali lebih kecil daripada atom itu sendiri. Pada masa itu, saintis percaya bahawa atom terdiri daripada dua jenis zarah - nukleus dan elektron.
Dari masa ke masa, saintis mempunyai soalan: mengapa proton, elektron dan positron melekat bersama dan tidak terpecah ke arah yang berbeza di bawah pengaruh daya Coulomb? Dan juga bagi saintis pada masa itu ia masih tidak jelas: jika zarah ini adalah asas, maka tiada apa yang boleh berlaku kepada mereka, dan mereka mesti hidup selama-lamanya.
Dengan perkembangan fizik kuantum, penyelidik telah mendapati bahawa neutron tertakluk kepada pereputan, dan pada masa yang sama agak pantas. Ia mereput menjadi proton, elektron, dan sesuatu yang lain yang tidak dapat ditangkap. Yang terakhir diperhatikan oleh kekurangan tenaga. Kemudian saintis menganggap bahawa senarai zarah asas telah habis, tetapi kini diketahui bahawa ini jauh dari kes itu. Zarah baru yang dipanggil neutrino telah ditemui. Ia tidak membawa cas elektrik dan mempunyai jisim yang sangat rendah.
Neutron
Neutron ialah zarah subatom yang mempunyai cas elektrik neutral. Jisimnya hampir 2,000 kali ganda jisim elektron. Oleh kerana neutron tergolong dalam kelas zarah neutral, ia berinteraksi secara langsung dengan nukleus atom, dan bukan dengan kulit elektronnya. Neutron juga mempunyai momen magnet yang membolehkan saintis meneroka struktur magnet mikroskopik jirim. Sinaran neutron tidak berbahaya walaupun kepada organisma biologi.
Zarah subatom – proton
Para saintis mendapati bahawa ini"Batu bata jirim" terdiri daripada tiga kuark. Proton ialah zarah bercas positif. Jisim proton melebihi jisim elektron sebanyak 1836 kali. Satu proton dan satu elektron bergabung membentuk unsur kimia termudah, atom hidrogen. Sehingga baru-baru ini, dipercayai bahawa proton tidak boleh mengubah jejari mereka bergantung pada orbit elektron di atasnya. Proton ialah zarah bercas elektrik. Bersambung dengan elektron, ia bertukar menjadi neutron.
Elektron
Elektron pertama kali ditemui oleh ahli fizik Inggeris J. Thomson pada tahun 1897. Zarah ini, seperti yang dipercayai oleh saintis, ialah objek asas atau titik. Ini adalah nama zarah subatom dalam atom, yang tidak mempunyai struktur sendiri - tidak terdiri daripada komponen lain yang lebih kecil. Dalam kesatuan dengan proton dan neutron, elektron membentuk atom. Kini saintis masih belum mengetahui apa yang terdiri daripada zarah ini. Elektron ialah zarah yang mempunyai cas elektrik yang sangat kecil. Perkataan "elektron" dalam terjemahan dari bahasa Yunani kuno bermaksud "ambar" - lagipun, saintis Hellas menggunakan ambar untuk menyiasat fenomena elektrik. Istilah ini dicadangkan oleh ahli fizik British pada tahun 1894, J. Stoney.
Mengapa mengkaji zarah asas?
Jawapan paling mudah kepada persoalan mengapa saintis perlu tahu tentang zarah subatom ialah: untuk mendapatkan maklumat tentang struktur dalaman atom. Namun, kenyataan ini hanya mengandungi sebutir kebenaran. ATMalah, saintis mengkaji bukan sahaja struktur dalaman atom - bidang utama penyelidikan mereka ialah perlanggaran zarah terkecil jirim. Apabila zarah-zarah yang sangat bertenaga ini berlanggar antara satu sama lain pada kelajuan tinggi, dunia baharu benar-benar lahir, dan serpihan jirim yang ditinggalkan selepas perlanggaran membantu merungkai misteri alam semula jadi yang sentiasa menjadi misteri kepada saintis.
