Il particelle subatomiche Sono più piccoli dell'atomo e si trovano in natura, quasi tutti ne fanno parte. Conosciamo bene i principali e più stabili, che sono l'elettrone, il protone e il neutrone..
Tutta la materia è composta da queste particelle, sebbene ve ne siano altre, sebbene la loro esistenza sia stata ignorata per molto tempo. I primi modelli atomici, risalenti a pochi secoli prima di Cristo, presumevano che gli atomi fossero indivisibili, qualcosa di simile ai marmi che combinati in un certo modo davano origine ai diversi elementi.
Quando si è saputo che non era così, grazie alle scoperte dell'elettrone nel XIX secolo e del nucleo atomico all'inizio del XX secolo, gli scienziati si sono chiesti se queste particelle avessero una struttura interna.
Si è scoperto che sì, sia il protone che il neutrone sono particelle costituite da particelle ancora più piccole, che non hanno struttura interna: sono particelle elementari.
Ecco perché le particelle subatomiche sono suddivise in:
Le particelle elementari sono quark, gluoni e leptoni. I quark e i gluoni costituiscono i protoni e i neutroni, mentre l'elettrone, una particella elementare, è un leptone.
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Le scoperte delle particelle subatomiche iniziarono nel 19 ° secolo e il primo ad essere trovato fu l'elettrone.
Nel 1890, i fisici erano molto impegnati nello studio delle radiazioni e della trasmissione delle onde elettromagnetiche. J. J. Thomson era uno di loro e condusse numerosi esperimenti con un tubo a cui era stata rimossa l'aria e un paio di elettrodi attaccati..
Quando veniva applicata una tensione, venivano prodotti raggi misteriosi, chiamati raggi catodici, la cui natura era sconosciuta, fino a quando J. J. Thomson (1856-1940) scoprì che erano costituiti da un flusso di particelle caricate negativamente.
Thomson ha ottenuto il quoziente tra la carica e la massa di queste particelle: 1,76 x 108 C / g, dove C significa coulomb, l'unità di carica elettrica nel Sistema Internazionale di Unità eg è il grammo.
E trovò due cose molto importanti, la prima che la massa delle particelle era estremamente piccola e la seconda, che questo valore era lo stesso per tutte, indipendentemente da cosa fossero fatti gli elettrodi..
Il valore della carica fu trovato poco dopo, nei primi anni del 1900, dal fisico americano Robert Millikan (1868-1953) e dai suoi collaboratori, grazie all'esperimento di la goccia d'olio.
Alla fine del XIX secolo, Henri Becquerel (1852-1908) aveva scoperto il fenomeno della radioattività naturale, che aveva incuriosito altri fisici come Marie e Pierre Curie, oltre al neozelandese Ernest Rutherford..
Quest'ultimo ha trovato tre diversi tipi di radiazioni da campioni di uranio, un noto elemento radioattivo. Li ha chiamati con le prime tre lettere dell'alfabeto greco: α, β e γ.
Utilizzando le particelle α altamente energetiche e caricate positivamente, Rutherford ha bombardato sottili lamine d'oro e ha scoperto che, come previsto, la maggior parte delle particelle α sono passate attraverso le lamine senza problemi.
Ma curiosamente, una piccola frazione di particelle è stata deviata e alcune sono persino rimbalzate nella direzione opposta. Quest'ultimo era inimmaginabile, perché, come sosteneva Rutherford, era come sparare con un fucile a un fazzoletto sottile e guardare i proiettili tornare..
Il motivo per cui le particelle α vengono deviate è che all'interno del foglio c'è qualcosa che le respinge e quindi deve essere caricato positivamente. È il nucleo atomico, di dimensioni minuscole, ma contenente quasi tutta la massa dell'atomo.
Il neutrone impiegò un po 'più di tempo per essere trovato ed era dovuto al fisico inglese James Chadwick (1891-1974), uno studente a Rutherford. Lo stesso Rutherford aveva proposto l'esistenza di una particella scarica nel nucleo, per spiegare perché non si disintegra a causa della repulsione elettrostatica.
Gli esperimenti di Chadwick rivelarono nel 1932 l'esistenza di una particella di massa molto simile a quella del protone, ma senza carica. Ecco perché lo chiamavano neutrone e, insieme al protone, sono i componenti essenziali del nucleo atomico.
In generale, le particelle subatomiche sono caratterizzate dall'avere:
Lo spin è una qualità analoga alla rotazione attorno all'asse, ma di natura interamente quantistica. E d'altra parte, ci sono particelle con carica e massa 0, come il fotone.
L'elettrone è una particella subatomica stabile, caricata negativamente e appartenente al gruppo dei leptoni, essendo quella con la massa più bassa. È una parte essenziale dell'atomo, tuttavia può esistere isolato da esso, sotto forma di elettroni liberi.
Infatti, è la più piccola carica elettrica che si può trovare in natura, quindi ogni altra carica è un multiplo di quella dell'elettrone, secondo il principio di quantizzazione della carica..
Le sue caratteristiche principali sono:
L'elettrone è responsabile della formazione di legami chimici, nonché della conduzione elettrica e termica. E grazie alla meccanica quantistica, sappiamo che l'elettrone ha un duplice comportamento: onda e particella allo stesso tempo.
È una particella caricata elettricamente, la cui carica è uguale in grandezza a quella dell'elettrone, ma di segno opposto..
Il protone non è una particella elementare come l'elettrone, ma è composto da tre quark uniti da gluoni ed è molto più massiccio dell'elettrone.
A differenza di questo, il protone è confinato al nucleo atomico e la sua quantità determina quale elemento è, nonché le sue proprietà..
Il neutrone insieme al protone costituiscono il nucleo atomico ed è composto anche da tre quark: due del tipo giù e unico nel suo genere su.
È una particella stabile all'interno del nucleo atomico, ma come particella libera decade con un'emivita di circa 10,3 minuti. La sua massa è leggermente maggiore di quella del protone e come abbiamo detto non ha carica netta..
Il numero di neutroni in un atomo è importante, perché mentre non determina la natura dell'elemento, come fa il protone, determina la classe dell'isotopo..
Gli isotopi di un elemento sono varianti di esso e il loro comportamento può essere molto diverso l'uno dall'altro. Ce ne sono di stabili e instabili, ad esempio l'idrogeno ha deuterio e trizio come isotopi.
Bombardando gli atomi di alcuni composti di uranio e plutonio con neutroni, il nucleo si scissione e si decompone in particelle. La reazione nucleare a catena che si verifica è in grado di emettere una grande quantità di energia.
Sono i costituenti di protoni e neutroni. Finora sono stati trovati 6 tipi di quark, ma nessuno come particella libera, ma piuttosto associato per formare altre particelle composite.
La prova della sua esistenza è stata ottenuta attraverso esperimenti condotti a partire dagli anni '60, con l'acceleratore lineare di Stanford e successivamente al CERN.
A partire dal 1930, seguirono le scoperte di nuove particelle, molte previste dalla teoria. Il modello standard delle particelle considera l'esistenza di 17 tipi di particelle fondamentali, tra quark, leptoni, bosoni e bosone di Higgs..
Hanno anche le rispettive antiparticelle, che interagendo si annichilano generando nuove particelle. Ecco qui alcuni di loro:
-Positrone, identico all'elettrone ma caricato positivamente.
-Neutrino, gratuito.
-mesone.
-Bosoni, che sono i portatori delle interazioni fondamentali, eccetto la gravità.
-Il bosone di Higgs, responsabile della massa.
-Gravitone, è una particella proposta per spiegare la gravità, ma non ci sono ancora prove che esista.
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