Υποατομικά σωματίδια

Ένα υποατομικό σωματίδιο είναι ένα σωματίδιο μικρότερο από ένα άτομο. Αυτό σημαίνει ότι είναι πολύ, πολύ μικρό. Όπως τα άτομα και τα μόρια, ένα υποατομικό σωματίδιο είναι πολύ μικρό για να το δούμε με γυμνό μάτι. Είναι επίσης πολύ ενδιαφέρον για τους επιστήμονες που προσπαθούν να κατανοήσουν καλύτερα τα άτομα. Τα υποατομικά σωματίδια που μελετώνται συνήθως είναι τα κυριότερα από τα οποία αποτελούνται τα άτομα: τα πρωτόνια, τα νετρόνια και τα ηλεκτρόνια. Η μελέτη των υποατομικών σωματιδίων ονομάζεται σωματιδιακή φυσική.

Τα σωματίδια αυτά συχνά συγκρατούνται μεταξύ τους μέσα σε ένα άτομο από μία από τις τέσσερις θεμελιώδεις δυνάμεις (βαρύτητα, ηλεκτρομαγνητική δύναμη, ισχυρή ή ασθενής δύναμη). Έξω από το άτομο τα σωματίδια κινούνται συχνά πολύ, πολύ γρήγορα - κοντά στην ταχύτητα του φωτός, η οποία είναι πολύ, πολύ γρήγορη (περίπου 300.000 χιλιόμετρα ανά δευτερόλεπτο).

Τα υποατομικά σωματίδια χωρίζονται σε δύο ομάδες, τα βαρυόνια και τα λεπτόνια.

Τα βαρυόνια αποτελούνται από κουάρκ, ενώ τα λεπτόνια θεωρούνται από τα μικρότερα σωματίδια, τα λεγόμενα στοιχειώδη σωματίδια. Τα βαρυόνια έχουν συγκεκριμένο αριθμό βαρυονίων. Στις αντιδράσεις, ο αριθμός βαρυονίων πρέπει να διατηρείται, δηλαδή τόσο η αρχική όσο και η τελική πλευρά μιας αντίδρασης πρέπει να έχουν τον ίδιο αριθμό βαρυονίων. Τα βαρυονικά σωματίδια αποτελούνται από ένα συνδυασμό 3 από τα έξι κουάρκ, τα οποία είναι από τα μικρότερα σωματίδια. Οι έξι τύποι κουάρκ είναι τα up, down (που αποτελούν τα πρωτόνια και τα νετρόνια), τα strange, τα charm, τα top και τα bottom.

Τα λεπτόνια είναι γενικά πολύ μικρότερα από τα βαρυόνια. Στην κατηγορία αυτή ανήκουν τα ηλεκτρόνια, τα μιονόνια, τα ταυ και τα νετρίνα. Τα λεπτόνια δεν αποτελούνται από κουάρκ και δεν είναι διαιρετά.

Για κάθε έναν από αυτούς τους τύπους, υπάρχει και ένα αντισωματίδιο. Τα αντισωματίδια έχουν την ίδια μάζα με τα αντίστοιχα κανονικά σωματίδια, με τη διαφορά ότι έχουν αντίθετο ηλεκτρικό φορτίο. Η αντιύλη και η ύλη δεν μπορούν να υπάρξουν κοντά η μία στην άλλη. Κάθε φορά που η ύλη και η αντιύλη συγκρούονται, αλληλοκαταστρέφονται με μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας που ισοδυναμεί με E=mc2, όπου m είναι η συνδυασμένη μάζα των σωματιδίων, c είναι η ταχύτητα του φωτός και E είναι η παραγόμενη ενέργεια. Αυτές οι συγκρούσεις λαμβάνουν συχνά χώρα σε μεγάλους επιταχυντές σωματιδίων, όπου η ενέργεια μπορεί να μετατραπεί αντίστροφα, σε ύλη με την ίδια εξίσωση. Αυτό μπορεί να παράγει πολλά περίεργα, συχνά βαριά (μεγάλης μάζας) σωματίδια που υπάρχουν μόνο για μικρό χρονικό διάστημα.

Τα περισσότερα από τα σωματίδια που ανακαλύφθηκαν δημιουργούνται με την επιτάχυνση σωματιδίων και τη σύγκρουσή τους με άλλα, δημιουργώντας τεράστιες βροχές νέων υποατομικών σωματιδίων που διασπώνται εξαιρετικά γρήγορα. Ωστόσο, επειδή τα σωματίδια κινούνται κοντά στην ταχύτητα του φωτός, οι νόμοι της ειδικής σχετικότητας αποκτούν σημασία και παρατηρείται διαστολή του χρόνου. Αυτό σημαίνει ότι ο χρόνος περνάει πιο αργά για τα σωματίδια και μπορούν να ταξιδέψουν (και να μετρηθούν) σε μεγαλύτερη απόσταση από ό,τι θα προέβλεπε η επιστήμη που δεν βασίζεται στη σχετικότητα.

Ερωτήσεις και απαντήσεις

Q: Τι είναι ένα υποατομικό σωματίδιο;

Ερ: Ποια είναι τα πιο συχνά μελετώμενα υποατομικά σωματίδια;

Ερ: Ποιες δυνάμεις συγκρατούν τα άτομα μεταξύ τους;

Ερ: Πόσο γρήγορα κινούνται τα υποατομικά σωματίδια;

Ερ: Τα βαρυόνια και τα λεπτόνια είναι διαφορετικοί τύποι σωματιδίων;

Ερ: Τα αντισωματίδια έχουν αντίθετα ηλεκτρικά φορτία σε σχέση με τα κανονικά τους;

Αναζήτηση με γράμμα