Ատոմները կազմող մասնիկները կարելի է պատկերացնել տարբեր ձևերով, օրինակ՝ կլոր փոշու մասնիկների տեսքով: Նրանք այնքան փոքր են, որ փոշու յուրաքանչյուր հատիկ չի կարող առանձին դիտարկվել: Ամբողջ նյութը, որը գտնվում է շրջապատող աշխարհում, բաղկացած է այդպիսի մասնիկներից։ Որո՞նք են ատոմները կազմող մասնիկները:
Սահմանում
Ենթաատոմային մասնիկը այն «աղյուսներից» է, որից կառուցված է ողջ աշխարհը: Այս մասնիկները ներառում են պրոտոններ և նեյտրոններ, որոնք ատոմային միջուկների մաս են կազմում։ Այս կատեգորիային են պատկանում նաև միջուկների շուրջ պտտվող էլեկտրոնները։ Այլ կերպ ասած, ֆիզիկայի ենթաատոմային մասնիկներն են պրոտոնները, նեյտրոնները և էլեկտրոնները։ Մարդուն ծանոթ աշխարհում, որպես կանոն, այլ տեսակի մասնիկներ չեն հայտնաբերվում՝ նրանք ապրում են անսովոր կարճ: Երբ նրանց տարիքն ավարտվում է, նրանք քայքայվում են սովորական մասնիկների:
Այդ ենթաատոմային մասնիկների թիվը, որոնք համեմատաբար կարճ են ապրում, այսօր հարյուրավոր են: Նրանց թիվն այնքան մեծ է, որ գիտնականներն այլևս չեն օգտագործում նրանց համար սովորական անունները։ Աստղերի նման, նրանց հաճախ թվային և այբբենական նշանակումներ են նշանակում։
Հիմնական հատկանիշներ
Սպինը, էլեկտրական լիցքը և զանգվածը ցանկացած ենթաատոմային մասնիկի ամենակարևոր բնութագրիչներից են: Քանի որ մասնիկի քաշը հաճախ կապված է զանգվածի հետ, որոշ մասնիկներ ավանդաբար կոչվում են «ծանր»: Էյնշտեյնի հավասարումը (E=mc2) ցույց է տալիս, որ ենթաատոմային մասնիկի զանգվածն ուղղակիորեն կախված է նրա էներգիայից և արագությունից։ Ինչ վերաբերում է էլեկտրական լիցքին, ապա այն միշտ հիմնարար միավորի բազմապատիկն է։ Օրինակ, եթե պրոտոնի լիցքը +1 է, ապա էլեկտրոնի լիցքը -1 է։ Այնուամենայնիվ, որոշ ենթաատոմային մասնիկներ, ինչպիսիք են ֆոտոնը կամ նեյտրինոն, ընդհանրապես էլեկտրական լիցք չունեն:
Նաև կարևոր հատկանիշ է մասնիկի կյանքի տևողությունը: Բոլորովին վերջերս գիտնականները վստահ էին, որ էլեկտրոնները, ֆոտոնները, ինչպես նաև նեյտրինոներն ու պրոտոնները կատարյալ կայուն են, և նրանց կյանքի տևողությունը գրեթե անսահման է: Այնուամենայնիվ, սա այնքան էլ ճիշտ չէ: Նեյտրոնը, օրինակ, կայուն է մնում միայն այնքան ժամանակ, քանի դեռ «ազատագրվել» է ատոմի միջուկից։ Դրանից հետո նրա կյանքի տևողությունը միջինում 15 րոպե է։ Բոլոր անկայուն մասնիկները ենթարկվում են քվանտային քայքայման գործընթացի, որը երբեք չի կարող լիովին կանխատեսելի լինել:
Մասնիկների հետազոտություն
Ատոմը համարվում էր անբաժանելի, քանի դեռ նրա կառուցվածքը չի հայտնաբերվել: Մոտ մեկ դար առաջ Ռադերֆորդը կատարեց իր հայտնի փորձերը, որոնք բաղկացած էին ալֆա մասնիկների հոսքով բարակ թերթիկի ռմբակոծումից: Պարզվեց, որ նյութի ատոմները գործնականում դատարկ են։ Իսկ ատոմի կենտրոնում այն ամենն է, ինչ մենք անվանում ենք ատոմի միջուկ՝ այնմոտ հազար անգամ ավելի փոքր է, քան բուն ատոմը: Այն ժամանակ գիտնականները կարծում էին, որ ատոմը բաղկացած է երկու տեսակի մասնիկներից՝ միջուկից և էլեկտրոններից։
Ժամանակի ընթացքում գիտնականներին հարց է ծագում՝ ինչո՞ւ են պրոտոնը, էլեկտրոնը և պոզիտրոնը կպչում իրար և չեն բաժանվում տարբեր ուղղություններով Կուլոնյան ուժերի ազդեցության տակ: Եվ նաև այն ժամանակվա գիտնականների համար անհասկանալի էր. եթե այս մասնիկները տարրական են, ապա նրանց հետ ոչինչ չի կարող պատահել, և նրանք պետք է հավերժ ապրեն։
Քվանտային ֆիզիկայի զարգացման հետ մեկտեղ հետազոտողները պարզել են, որ նեյտրոնը ենթակա է քայքայման և միևնույն ժամանակ բավականին արագ: Այն քայքայվում է պրոտոնի, էլեկտրոնի և այլ բանի, որը հնարավոր չէ բռնել։ Վերջինս նկատել է էներգիայի պակասը։ Այն ժամանակ գիտնականները ենթադրում էին, որ տարրական մասնիկների ցանկը սպառված է, սակայն այժմ հայտնի է դարձել, որ դա հեռու է դեպքից։ Հայտնաբերվել է նոր մասնիկ, որը կոչվում է նեյտրինո։ Այն չի կրում էլեկտրական լիցք և ունի չափազանց ցածր զանգված։
Նեյտրոն
Նեյտրոնը ենթաատոմային մասնիկ է, որն ունի չեզոք էլեկտրական լիցք: Նրա զանգվածը գրեթե 2000 անգամ մեծ է էլեկտրոնի զանգվածից։ Քանի որ նեյտրոնները պատկանում են չեզոք մասնիկների դասին, նրանք ուղղակիորեն փոխազդում են ատոմների միջուկների, այլ ոչ թե դրանց էլեկտրոնային թաղանթների հետ։ Նեյտրոններն ունեն նաև մագնիսական պահ, որը թույլ է տալիս գիտնականներին ուսումնասիրել նյութի մանրադիտակային մագնիսական կառուցվածքը: Նեյտրոնային ճառագայթումը անվնաս է նույնիսկ կենսաբանական օրգանիզմների համար։
Ենթատոմային մասնիկ – պրոտոն
Գիտնականները պարզել են, որ սրանք«Նյութի աղյուսները» կազմված են երեք քվարկներից։ Պրոտոնը դրական լիցքավորված մասնիկ է։ Պրոտոնի զանգվածը 1836 անգամ գերազանցում է էլեկտրոնի զանգվածը։ Մեկ պրոտոնը և մեկ էլեկտրոնը միավորվում են՝ ձևավորելով ամենապարզ քիմիական տարրը՝ ջրածնի ատոմը։ Մինչև վերջերս համարվում էր, որ պրոտոնները չեն կարող փոխել իրենց շառավիղը՝ կախված այն բանից, թե որ էլեկտրոններն են պտտվում իրենց վերևում: Պրոտոնը էլեկտրական լիցքավորված մասնիկ է։ Միանալով էլեկտրոնի հետ՝ այն վերածվում է նեյտրոնի։
էլեկտրոն
Էլեկտրոնն առաջին անգամ հայտնաբերվել է անգլիացի ֆիզիկոս Ջ. Թոմսոնի կողմից 1897 թվականին: Այս մասնիկը, ինչպես այժմ գիտնականները կարծում են, տարրական կամ կետային առարկա է: Սա ատոմի ենթաատոմային մասնիկի անունն է, որը չունի իր սեփական կառուցվածքը - չի բաղկացած որևէ այլ, ավելի փոքր բաղադրիչներից: Պրոտոնի և նեյտրոնի հետ միության դեպքում էլեկտրոնը ձևավորում է ատոմ։ Այժմ գիտնականները դեռ չեն պարզել, թե ինչից է բաղկացած այս մասնիկը։ Էլեկտրոնը մասնիկ է, որն ունի անսահման փոքր էլեկտրական լիցք: Հենց «էլեկտրոն» բառը հին հունարենից թարգմանաբար նշանակում է «սաթ». ի վերջո, Հելլասի գիտնականներն օգտագործել են սաթ՝ էլեկտրաէներգիայի երևույթներն ուսումնասիրելու համար: Այս տերմինն առաջարկել է բրիտանացի ֆիզիկոս Ջ. Սթոունին 1894 թվականին։
Ինչու՞ ուսումնասիրել տարրական մասնիկները:
Այն հարցի ամենապարզ պատասխանը, թե ինչու է գիտնականներին անհրաժեշտ իմանալ ենթաատոմային մասնիկների մասին, հետևյալն է՝ ունենալ տեղեկատվություն ատոմի ներքին կառուցվածքի մասին: Սակայն այս հայտարարությունը ճշմարտության միայն մի հատիկ է պարունակում։ ATՓաստորեն, գիտնականներն ուսումնասիրում են ոչ միայն ատոմի ներքին կառուցվածքը, այլ նրանց հետազոտության հիմնական ոլորտը նյութի ամենափոքր մասնիկների բախումն է: Երբ այս չափազանց էներգետիկ մասնիկները մեծ արագությամբ բախվում են միմյանց, բառացիորեն ծնվում է նոր աշխարհ, և բախումից հետո մնացած նյութի բեկորները օգնում են բացահայտել բնության առեղծվածները, որոնք միշտ առեղծված են մնացել գիտնականների համար:
