Chembe zinazounda atomi zinaweza kuwaziwa kwa njia tofauti - kwa mfano, katika umbo la chembe za vumbi mviringo. Wao ni ndogo sana kwamba kila nafaka hiyo ya vumbi haiwezi kuchukuliwa tofauti. Vitu vyote vilivyo katika ulimwengu unaozunguka huwa na chembe kama hizo. Ni chembe gani zinazounda atomi?
Ufafanuzi
Chembe ndogo ya atomiki ni mojawapo ya "matofali" hayo ambayo kwayo ulimwengu wote umejengwa. Chembe hizi ni pamoja na protoni na nyutroni, ambazo ni sehemu ya viini vya atomiki. Elektroni zinazozunguka kwenye viini pia ni za jamii hii. Kwa maneno mengine, chembe ndogo ndogo katika fizikia ni protoni, neutroni na elektroni. Katika ulimwengu unaojulikana kwa mwanadamu, kama sheria, chembe za aina nyingine hazipatikani - wanaishi mfupi sana. Umri wao unapoisha, huoza na kuwa chembe chembe za kawaida.
Idadi ya hizo chembe ndogo ndogo zinazoishi kwa ufupi, leo iko katika mamia. Idadi yao ni kubwa sana hivi kwamba wanasayansi hawatumii tena majina ya kawaida kwao. Kama nyota, mara nyingi huwekwa alama za nambari na alfabeti.
Sifa Muhimu
Spin, chaji ya umeme, na wingi ni miongoni mwa sifa muhimu zaidi za chembe ndogo ndogo. Kwa kuwa uzito wa chembe mara nyingi huhusishwa na wingi, baadhi ya chembe huitwa jadi "nzito". Mlinganyo wa Einstein (E=mc2) unaonyesha kwamba wingi wa chembe ndogo moja kwa moja inategemea nishati na kasi yake. Kuhusu malipo ya umeme, daima ni sehemu ya kitengo cha msingi. Kwa mfano, ikiwa malipo ya protoni ni +1, basi malipo ya elektroni ni -1. Hata hivyo, baadhi ya chembe ndogo ndogo, kama vile fotoni au neutrino, hazina chaji ya umeme hata kidogo.
Pia, sifa muhimu ni muda wa uhai wa chembe. Hivi karibuni, wanasayansi wamekuwa na hakika kwamba elektroni, photons, pamoja na neutrinos na protoni ni imara kabisa, na maisha yao ni karibu usio. Hata hivyo, hii si kweli kabisa. Neutron, kwa mfano, inabaki thabiti tu hadi "ikombolewa" kutoka kwa kiini cha atomi. Baada ya hayo, maisha yake ni wastani wa dakika 15. Chembechembe zote zisizo imara hupitia mchakato wa kuoza kwa wingi ambao hauwezi kutabirika kabisa.
Utafiti wa Sehemu
Chembe ilizingatiwa kuwa haiwezi kutenganishwa hadi muundo wake ulipogunduliwa. Karibu karne moja iliyopita, Rutherford alifanya majaribio yake maarufu, ambayo yalijumuisha kupiga karatasi nyembamba na mkondo wa chembe za alpha. Ilibadilika kuwa atomi za suala ni tupu kabisa. Na katikati ya atomu kuna kila kitu tunachokiita kiini cha atomu - hiyokaribu mara elfu moja ndogo kuliko atomi yenyewe. Wakati huo, wanasayansi waliamini kwamba atomi ilikuwa na aina mbili za chembe - kiini na elektroni.
Baada ya muda, wanasayansi wana swali: kwa nini protoni, elektroni na positroni hushikana na haziachani katika mwelekeo tofauti chini ya ushawishi wa nguvu za Coulomb? Na pia kwa wanasayansi wa wakati huo ilibakia kuwa haijulikani: ikiwa chembe hizi ni za msingi, basi hakuna kinachoweza kutokea kwao, na lazima ziishi milele.
Kwa maendeleo ya fizikia ya quantum, watafiti wamegundua kuwa neutroni inaweza kuoza, na wakati huo huo haraka sana. Inaharibika na kuwa protoni, elektroni, na kitu kingine ambacho hakingeweza kukamatwa. Mwisho huo uligunduliwa na ukosefu wa nishati. Kisha wanasayansi walidhani kwamba orodha ya chembe za msingi ilikuwa imechoka, lakini sasa inajulikana kuwa hii ni mbali na kesi hiyo. Chembe mpya inayoitwa neutrino imegunduliwa. Haibeba chaji ya umeme na ina uzito wa chini sana.
Neutroni
Neutroni ni chembe ndogo ya atomiki ambayo ina chaji ya umeme isiyo na upande. Uzito wake ni karibu mara 2,000 ya wingi wa elektroni. Kwa kuwa neutroni ni za darasa la chembe zisizo na upande, zinaingiliana moja kwa moja na nuclei za atomi, na sio na shells zao za elektroni. Neutroni pia zina wakati wa sumaku unaoruhusu wanasayansi kuchunguza muundo wa sumaku wa mada. Mionzi ya neutroni haina madhara hata kwa viumbe hai.
Chembe ndogo ndogo – protoni
Wanasayansi wamegundua kuwa haya"matofali ya maada" yanaundwa na quarks tatu. Protoni ni chembe yenye chaji chanya. Uzito wa protoni unazidi wingi wa elektroni kwa mara 1836. Protoni moja na elektroni moja huchanganyika na kuunda kipengele rahisi zaidi cha kemikali, atomu ya hidrojeni. Hadi hivi majuzi, iliaminika kuwa protoni haziwezi kubadilisha radius yao kulingana na ni elektroni gani zinazozunguka juu yao. Protoni ni chembe inayochajiwa na umeme. Ikiunganishwa na elektroni, inageuka kuwa neutroni.
Elektroni
Elektroni iligunduliwa kwa mara ya kwanza na mwanafizikia Mwingereza J. Thomson mwaka wa 1897. Chembe hii, kama wanasayansi wanavyoamini sasa, ni kitu cha msingi au cha uhakika. Hili ni jina la chembe ndogo katika atomi, ambayo haina muundo wake - haijumuishi vipengele vingine vidogo. Kwa kuunganishwa na protoni na neutroni, elektroni huunda atomi. Sasa wanasayansi bado hawajagundua chembe hii inajumuisha nini. Elektroni ni chembe ambayo ina chaji ya umeme isiyo na kikomo. Neno "electron" katika tafsiri kutoka kwa Kigiriki cha kale linamaanisha "amber" - baada ya yote, wanasayansi wa Hellas walitumia amber kuchunguza matukio ya umeme. Neno hili lilipendekezwa na mwanafizikia wa Uingereza mnamo 1894, J. Stoney.
Kwa nini usome chembe za msingi?
Jibu rahisi zaidi kwa swali la kwa nini wanasayansi wanahitaji kujua kuhusu chembe ndogo za atomu ni: kuwa na taarifa kuhusu muundo wa ndani wa atomi. Walakini, taarifa hii ina chembe ya ukweli tu. KATIKAKwa kweli, wanasayansi husoma sio tu muundo wa ndani wa atomi - uwanja kuu wa utafiti wao ni mgongano wa chembe ndogo zaidi za maada. Wakati chembe hizi zenye nguvu nyingi zinapogongana kwa mwendo wa kasi, ulimwengu mpya huzaliwa kihalisi, na vipande vya maada vinavyoachwa baada ya migongano husaidia kufunua mafumbo ya asili ambayo yamebaki kuwa fumbo kwa wanasayansi siku zote.
