Particelle subatomiche

Particelle subatomiche principali

Quali sono le particelle subatomiche?

IL Particelle subatomiche Sono più piccoli dell'atomo e si trovano in natura, quasi tutti parte di esso. Sappiamo bene il principale e il più stabile, che sono l'elettrone, il protone e il neutrone.

Tutta la materia è composta da queste particelle, sebbene ce ne siano altre, sebbene per molto tempo la sua esistenza sia stata ignorata. I primi modelli atomici, risalenti a qualche secolo prima di Cristo, presumevano che gli atomi fossero indivisibili, qualcosa di simile a marmi che se combinati in un certo modo hanno dato origine ai diversi elementi.

Quando fu appreso che non era così, grazie alle scoperte dell'elettrone nel XIX secolo e al nucleo atomico all'inizio del 20 ° secolo, gli scienziati si chiedevano se queste particelle avessero una struttura interna.

Si è scoperto che, sia il protone che il neutrone sono particelle composte da quelle ancora più piccole, che non hanno una struttura interna: sono le particelle elementari.

Ecco perché le particelle subatomiche sono divise in:

• Particelle composite.
• Particelle elementari.

Le particelle elementari sono quark, gluoni e leptoni. Quarks e gluoni costituiscono protoni e neutroni, mentre l'elettrone, una particella elementare, è un Lepton.

Scoperta di particelle subatomiche

Le scoperte delle particelle subatomiche iniziarono dal diciannovesimo secolo e le prime ad essere trovate fu l'elettrone.

Nel 1890, i fisici erano molto impegnati a studiare radiazioni e trasmissione di onde elettromagnetiche. J. J. Thomson era uno di questi e ha condotto numerosi esperimenti con un tubo a cui l'aria era stata estratta e messa su un paio di elettrodi.

J. J. Thomson

Quando fu applicata una tensione, furono prodotti raggi misteriosi, chiamati raggi catodici, la cui natura era sconosciuta, fino a j. J. Thomson (1856-1940) scoprì che consistevano in particelle caricate negativamente.

Thomson ha ottenuto il quoziente tra il carico e la massa di queste particelle: 1.76 x 10⁸ C/g, dove c significa Coulomb, L'unità per la carica elettrica nel sistema internazionale di unità e G è grammo.

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E trovò due cose molto importanti, la prima che la massa delle particelle era estremamente piccola e in secondo luogo, che questo valore era lo stesso per tutti loro, indipendentemente da ciò che gli elettrodi fossero fatti.

Il valore del carico fu trovato poco dopo, all'inizio del 1900, dal fisico americano Robert Millikan (1868-1953) e dai suoi collaboratori, grazie all'esperimento di la caduta dell'olio.

Il nucleo atomico: protoni e neutroni

Ritratto di Henri Becherel

Alla fine del XIX secolo, Henri Bequerel (1852-1908) aveva scoperto il fenomeno della radioattività naturale, che incuriosì altri fisici come i coniugi Marie e Pierre Curie, nonché il neozigote Ernest Rutherfordford.

Quest'ultimo ha trovato tre diversi tipi di radiazioni dai campioni di uranio, un elemento radioattivo ben noto. Li ha chiamati con le prime tre lettere dell'alfabeto greco: α, β e γ.

Esperimenti di dispersione di Rutherford

Il giovane Ernest Rutherford

Usando le particelle α, molto energetiche e caricate positivamente, Rutherford Bombard.

Ma curiosamente, una piccola parte di particelle è stata deviata e alcune persino rimbalzate nella direzione opposta. Quest'ultimo era inimmaginabile, perché come diceva Rutherford, era come sparare con un fucile un fazzoletto sottile e vedere che i proiettili tornano.

Il motivo per cui le particelle α si discostano è che all'interno del foglio c'è qualcosa che le respinge e quindi deve essere caricato positivamente. Questo è il nucleo atomico, di dimensioni minuscole, ma che contiene quasi l'intera massa dell'atomo.

La scoperta del neutrone

James Chadwick

Il neutrone impiegò un po 'più tempo per essere trovato ed era dovuto al fisico inglese James Chadwick (1891-1974), studente di Rutherford. Lo stesso Rutherford aveva proposto l'esistenza di una particella senza carico nel nucleo, per spiegare perché questo non è disintegrato a causa della repulsione elettrostatica.

Gli esperimenti di Chadwick hanno rivelato nel 1932 l'esistenza di una massa di massa molto simile a quella del protone, ma senza carico. Ecco perché hanno chiamato il suo neutrone e accanto al protone, sono i componenti essenziali del nucleo atomico.

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Le principali particelle subatomiche

In generale, le particelle subatomiche sono caratterizzate dall'avere:

• Massa.
• Carica elettrica.
• Rotazione.

La rotazione è una qualità analoga alla rotazione sull'asse, ma di natura interamente quantistica. E d'altra parte, ci sono particelle con carico e massa 0, come Photon.

Elettrone

L'elettrone è una particella subatomica stabile, caricata negativamente e appartenente al gruppo Leptones, essendo quella con la massa più bassa. È una parte essenziale dell'atomo, tuttavia può esistere isolato da questo, sotto forma di elettroni gratuiti.

In effetti, è la più piccola carica elettrica che può essere trovata in natura, quindi qualsiasi altra è il multiplo dell'elettrone, secondo il principio di quantizzazione del carico.

Le sue caratteristiche principali sono:

• Messa: 9.1 x 10^-31 kg
• Carico: e = -1.6 x 10^-19 C
• Spin: ± ½
• Antiparticelle: positrone.

L'elettrone è responsabile della formazione di legami chimici, nonché nella conduzione elettrica e termica. E grazie alla meccanica quantistica, sappiamo che l'elettrone ha un doppio comportamento: onde e particelle allo stesso tempo.

Protone

È una particella caricata elettricamente, il cui carico è lo stesso in grandezza di quello dell'elettrone, ma del segno opposto.

Il protone non è una particella elementare come l'elettrone, ma è composta da tre quark uniti da Gluoni Ed è molto più massiccio dell'elettrone.

A differenza di questo, il protone è limitato al nucleo atomico e la sua quantità determina quale elemento sia, così come le sue proprietà.

• Messa: 1.672 x 10^-27 kg
• Carico: e = +1.6 x 10^-19 C
• Spin: ½
• Antiparticelle: antiprotone.

Neutrone

Il neutrone accanto al protone forma il nucleo atomico ed è anche costituito da tre quark: due del tipo Giù e uno di tipo SU.

• Messa: 1.675 x 10^-27 kg
• Nessun carico netto.
• Spin: ½.

È una particella stabile all'interno del nucleo atomico, ma come particella libera diminuisce con una mezza vita di circa 10.Circa 3 minuti. La sua massa è appena maggiore di quella del protone e come abbiamo detto, manca di carico netto.

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Il numero di neutroni di un atomo è importante, perché sebbene non determina la natura dell'elemento, come fa il protone, determina la classe di isotopo.

Gli isotopi di un elemento sono varianti dello stesso e il loro comportamento può essere abbastanza diverso l'uno dall'altro. Ci sono stabili e instabili, ad esempio l'idrogeno ha come isotopi il deuterio e il trizio.

Bombardare gli atomi di neutroni di alcuni composti di uranio e plutonio, il nucleo è pelliccia. La reazione della catena nucleare che si verifica è in grado di emettere una grande quantità di energia.

Quarks

Sono i componenti di protoni e neutroni. Finora sono stati trovati 6 tipi di quark, ma nessuno come particella libera, ma associati a formare altre particelle composite.

L'evidenza della sua esistenza è stata ottenuta attraverso esperimenti condotti dagli anni '60, con l'acceleratore lineare di Stanford e poi in Cerner.

• Carico: +2/3e, -1/3e
• Spin: ½
• Antiparticelle: antiquarco.

Altre particelle

Dal 1930 seguirono le scoperte di nuove particelle, molte previste dalla teoria. Il modello di particelle standard contempla l'esistenza di 17 tipi di particelle fondamentali, tra quark, leptoni, bosoni e bosone di Higgs.

Hanno anche le loro rispettive antiparticelle, che quando interagiscono sono annientati, generando nuove particelle. Ecco qui alcuni di loro:

-Positrone, identico all'elettrone ma con carico positivo.

-Neutrino, senza carico.

-meson.

-I bosoni, che sono i portatori delle interazioni fondamentali, tranne la gravità.

-Il bosone di Higgs, responsabile della massa.

-Gravitón, è una particella proposta per spiegare la gravità, ma non ci sono ancora prove che ci sia.

Riferimenti

1. Chang, R. 2013. Chimica. 11va. Edizione. Mc Graw Hill Education.
2. Cobian, J. Il modello di particelle standard. Recuperato da: sne.È.
3. Fernández de Sala, P. Particelle elementari, particelle composte e particelle virtuali. Recuperato da: ific.UV.È.
4. Giambattista, a. 2010. Fisica. 2 °. Ed. McGraw Hill.
5. Olmo, m. Protoni e neutroni. Recuperato da: iperfisica.Phy-Astr.GSU.Edu.