Particelle subatomiche che dovresti conoscere

Particelle elementari e subatomiche

Le tre principali particelle subatomiche di un atomo sono protoni, neutroni ed elettroni.
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L’atomo è la particella di materia più piccola che non può essere divisa usando un mezzo chimico, ma gli atomi sono costituiti da pezzi più piccoli, chiamati particelle subatomiche. Abbattendolo ulteriormente, le particelle subatomiche sono spesso costituite da particelle elementari. Ecco uno sguardo alle tre principali particelle subatomiche in un atomo, alle loro cariche elettriche, masse e proprietà. Da lì, impara a conoscere alcune particelle elementari chiave.

protoni

I protoni sono particelle a carica positiva che si trovano nel nucleo atomico.
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L’unità più elementare di un atomo è il protone perché il numero di protoni in un atomo determina la sua identità come elemento. Tecnicamente, un protone solitario può essere considerato un atomo di un elemento (idrogeno, in questo caso).

Costo netto: +1

Massa a riposo: 1.67262 × 10−27 kg

neutroni

Come i protoni, i neutroni si trovano nel nucleo atomico. Hanno all’incirca le stesse dimensioni dei protoni, ma non hanno carica elettrica netta.
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Il nucleo atomico è costituito da due particelle subatomiche che sono legate insieme dalla forte forza nucleare. Una di queste particelle è il protone. L’altro è il neutrone. I neutroni hanno all’incirca le stesse dimensioni e massa dei protoni, ma mancano di una carica elettrica netta o sono elettricamente neutri. Il numero di neutroni in un atomo non influenza la sua identità, ma determina il suo isotopo.

Carica netta: 0 (sebbene ogni neutrone sia costituito da particelle subatomiche cariche)

Massa a riposo: 1.67493 × 10−27 kg (leggermente più grande di quella di un protone)

elettroni

Gli elettroni sono minuscole particelle a carica negativa. Orbitano attorno al nucleo di un atomo.
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Il terzo tipo principale di particella subatomica in un atomo è l’elettrone. Gli elettroni sono molto più piccoli dei protoni o dei neutroni e tipicamente orbitano attorno a un nucleo atomico a una distanza relativamente grande dal suo nucleo. Per mettere in prospettiva le dimensioni dell’elettrone, un protone è 1863 volte più massiccio. Poiché la massa dell’elettrone è così bassa, nel calcolo del numero di massa di un atomo vengono considerati solo protoni e neutroni.

Carica netta: -1

Massa a riposo: 9.10938356 × 10−31 kg

Poiché l’elettrone e il protone hanno cariche opposte, sono attratti l’uno dall’altro. È anche importante notare che la carica di un elettrone e un protone, sebbene opposte, sono uguali in grandezza. Un atomo neutro ha un numero uguale di protoni ed elettroni.

Poiché gli elettroni orbitano attorno ai nuclei atomici, sono le particelle subatomiche che influenzano le reazioni chimiche. La perdita di elettroni può portare alla formazione di specie a carica positiva chiamate cationi. Guadagnare elettroni può produrre specie negative chiamate anioni. La chimica è essenzialmente lo studio del trasferimento di elettroni tra atomi e molecole.

Particelle elementari

Le particelle composite sono costituite da due o più particelle elementari. Le particelle elementari non possono essere ulteriormente suddivise in subunità più piccole.
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Le particelle subatomiche possono essere classificate come particelle composite o particelle elementari. Le particelle composite sono costituite da particelle più piccole. Le particelle elementari non possono essere suddivise in unità più piccole.

Il modello standard di fisica include almeno:

  • 6 gusti di quark: su, giù, alto, basso, strano, carica
  • 6 tipi di leptoni: elettrone, muone, tau, neutrino elettronico, neutrino muonico, neutrino tau
  • Bosoni di gauge 12, che includono il fotone, 3 bosoni W e Z e 8 gluoni
  • Bosone di Higgs

Ci sono altre particelle elementari proposte, compreso il gravitone e il monopolo magnetico.

Quindi, l’elettrone è una particella subatomica, una particella elementare e un tipo di leptone. Un protone è una particella composita subatomica composta da due quark up e un quark down. Un neutrone è una particella composita subatomica costituita da due quark down e un quark up. 

Adroni e particelle subatomiche esotiche

Pi-plus mesone, un tipo di adrone, che mostra quark (in arancione) e gluoni (in bianco).
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Anche le particelle composite possono essere suddivise in gruppi. Ad esempio, un adrone è una particella composta composta da quark che sono tenuti insieme dalla forza forte più o meno allo stesso modo in cui protoni e neutroni si legano insieme per formare nuclei atomici.

Esistono due famiglie principali di adroni: barioni e mesoni. I barioni sono costituiti da tre quark. I mesoni sono costituiti da un quark e un anti-quark. Inoltre, ci sono adroni esotici, mesoni esotici e barioni esotici, che non corrispondono alle solite definizioni delle particelle.

Protoni e neutroni sono due tipi di barioni e quindi due diversi adroni. I pioni sono esempi di mesoni. Sebbene i protoni siano particelle stabili, i neutroni sono stabili solo quando sono legati in nuclei atomici (emivita di circa 611 secondi). Altri adroni sono instabili.

Ancora più particelle sono previste dalle teorie della fisica supersimmetrica. Gli esempi includono neutralini, che sono superpartner dei bosoni neutri, e sleptons, che sono superpartners dei leptoni.

Inoltre, ci sono particelle di antimateria corrispondenti alle particelle di materia. Ad esempio, il positrone è una particella elementare che è la controparte dell’elettrone. Come un elettrone, ha uno spin di 1/2 e una massa identica, ma ha una carica elettrica di +1.