Szubatomi részecske
A szubatomi részecske az atomnál kisebb részecske. Ez azt jelenti, hogy nagyon-nagyon kicsi. Az atomokhoz és molekulákhoz hasonlóan a szubatomi részecskék is túl kicsik ahhoz, hogy szabad szemmel láthatóak legyenek. A tudósok számára is nagyon érdekes, akik az atomokat próbálják jobban megérteni. Az általánosan vizsgált szubatomi részecskék az atomokat alkotó fő részecskék: protonok, neutronok és elektronok. A szubatomi részecskék tanulmányozását részecskefizikának nevezik.
Ezeket a részecskéket gyakran a négy alapvető erő (gravitáció, elektromágneses erő, erős erő vagy gyenge erő) egyike tartja össze az atomban. Az atomon kívül a részecskék gyakran nagyon-nagyon gyorsan mozognak - közel a fénysebességhez, ami nagyon-nagyon gyors (kb. 300 000 km/másodperc).
A szubatomi részecskék két csoportra oszthatók, a barionokra és a leptonokra.
A barionok kvarkokból állnak, míg a leptonok a legkisebb részecskék, az úgynevezett elemi részecskék közé tartoznak. A barionoknak adott barionszámuk van. A reakciókban a barionszámnak meg kell maradnia, ami azt jelenti, hogy a reakció kiindulási és végpontjának azonos számú barionnal kell rendelkeznie. A barion-részecskék a hat kvark közül 3 kombinációjából állnak, amelyek a legkisebb részecskék közé tartoznak. A hat kvarktípus a felfelé, lefelé (ezek alkotják a protonokat és a neutronokat), a furcsa, a bűvös, a felső és az alsó kvark.
A leptonok általában sokkal kisebbek, mint a barionok. Ebbe a kategóriába tartoznak az elektronok, a müonok, a tauk és a neutrínók. A leptonok nem kvarkokból állnak, és nem oszthatók.
Minden ilyen típusnak van egy antirészecskéje is. Az antirészecskéknek ugyanaz a tömegük, mint normál társaiknak, csak éppen ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek. Az antianyag és az anyag nem létezhet egymás közelében. Amikor az anyag és az antianyag összeütközik, hatalmas energiafelszabadulással pusztítják el egymást, ami az E=mc2 értéknek felel meg, ahol m a részecskék együttes tömege, c a fénysebesség, E pedig a keletkező energia. Ezek az ütközések gyakran nagy részecskegyorsítókban zajlanak, ahol az energia ugyanezen egyenlet alapján fordítva, anyaggá alakítható. Ilyenkor sok furcsa, gyakran nehéz (nagy tömegű) részecske keletkezhet, amelyek csak rövid ideig léteznek.
A legtöbb felfedezett részecske úgy jön létre, hogy részecskéket gyorsítanak fel és ütköztetik őket másokkal, hatalmas mennyiségű új szubatomi részecskét létrehozva, amelyek rendkívül gyorsan bomlanak. Mivel azonban a részecskék közel a fénysebességhez mozognak, a speciális relativitáselmélet törvényei fontossá válnak, és időtágulás következik be. Ez azt jelenti, hogy a részecskék számára lassabban telik az idő, és nagyobb távolságot tudnak megtenni (és mérni), mint azt a nem relativitáselméleti tudomány megjósolná.
Kérdések és válaszok
K: Mi az a szubatomi részecske?
V: A szubatomi részecske az atomnál kisebb részecske, amely szabad szemmel nem látható.
K: Melyek a leggyakrabban vizsgált szubatomi részecskék?
V: A leggyakrabban vizsgált szubatomi részecskék a protonok, neutronok és elektronok.
K: Milyen erők tartják össze az atomokat?
V: Az atomokat a négy alapvető erő - gravitáció, elektromágneses erő, erős erő vagy gyenge erő - egyike tartja össze.
K: Milyen gyorsan mozognak a szubatomi részecskék?
V: A szubatomi részecskék gyakran nagyon gyorsan mozognak - közel a fénysebességhez (kb. 300 000 km/másodperc).
K: A barionok és a leptonok különböző típusú részecskék?
V: Igen, a barionok kvarkokból állnak, míg a leptonokat a legkisebb, elemi részecskéknek nevezett részecskék között tartják számon.
K: Az antirészecskéknek ellentétes elektromos töltésük van a normál részecskéikhez képest?
V: Igen, az antirészecskéknek ugyanolyan tömegük van, mint normál társaiknak, de ellentétes elektromos töltéssel rendelkeznek.
K: Mi történik, amikor az anyag és az antianyag ütközik? V: Amikor az anyag és az antianyag összeütközik, hatalmas energiafelszabadulással pusztítják el egymást, ami az E=mc2 értéknek felel meg, ahol m a részecskék együttes tömege, c a fénysebesség, E pedig a keletkező energia.
