Non molto tempo fa, gli scienziati credevano che la parte più piccola della materia fosse l'atomo; l'unità base indivisibile, indistruttibile, di tutte le cose. Tuttavia, non passò molto tempo prima che gli scienziati iniziassero a incontrare problemi con questo modello, problemi derivanti dallo studio della radiazione, dalle leggi della termodinamica e dalle cariche elettriche. Tutti questi problemi li hanno costretti a riconsiderare le loro precedenti ipotesi sull'atomo come la più piccola unità di materia e a postulare che gli atomi stessi fossero costituiti da una varietà di particelle, ognuna delle quali aveva una particolare carica, funzione o 'sapore'. Cominciarono a chiamarle Particelle Subatomiche, che ora si ritiene siano le più piccole unità di materia, quelle che compongono i nuclei e gli atomi.
Mentre protoni, neutroni ed elettroni sono sempre stati considerati le particelle fondamentali di un atomo, recenti scoperte che utilizzano acceleratori atomici hanno mostrato che esistono in realtà dodici diversi tipi di particelle subatomiche elementari e che protoni e neutroni sono in realtà costituiti da particelle subatomiche più piccole. particelle. Queste dodici particelle sono divise in due categorie, note come Leptoni e Quark. Esistono sei diversi tipi, o 'sapori', di quark (chiamati così per il loro comportamento insolito). Questi includono up, down, charm, strange, top e bottom quark, ognuno dei quali possiede una carica espressa come frazione (+2/3 per up, top e charm, -1/3 per down, bottom e strange ) e hanno masse variabili. Esistono anche sei diversi tipi di leptoni, che includono elettroni, muoni, taus, neutrini elettronici, neutrini muonici e neutrini tau. Mentre elettroni e muoni hanno entrambi una carica negativa di -1 (i muoni hanno una massa maggiore), i neutrini non hanno carica e sono estremamente difficili da rilevare.
Oltre alle particelle elementari, le particelle composite sono un'altra categoria di particelle subatomiche. Mentre le particelle elementari non sono costituite da altre particelle, le particelle composite sono stati legati di due o più particelle elementari, come protoni o nuclei atomici. Ad esempio un protone è composto da due quark Up e un quark Down, mentre il nucleo atomico dell'elio-4 è composto da due protoni e due neutroni. Inoltre, ci sono anche le particelle subatomiche che ricadono sotto la denominazione di Gauge Bosoni , che sono stati identificati utilizzando gli stessi metodi di Leptoni e Quark. Questi sono classificati come “portatori di forza”, cioè particelle che agiscono da portatori delle forze fondamentali della natura. Questi includono i fotoni associati all'elettromagnetismo, i gravitoni associati alla gravità, i tre bosoni W e Z delle forze nucleari deboli e gli otto gluoni delle forze nucleari forti. Gli scienziati prevedono anche l'esistenza di molte altre, a cui si riferiscono come particelle 'ipotetiche', quindi l'elenco dovrebbe crescere.
Oggi ci sono letteralmente centinaia di particelle subatomiche conosciute, la maggior parte delle quali erano il risultato di raggi cosmici che interagiscono con la materia o di esperimenti con acceleratori di particelle.
Abbiamo scritto molti articoli sulle particelle subatomiche per Universe Today. Ecco un articolo sul nucleo atomico , ed ecco un articolo sulla teoria atomica.
Se desideri maggiori informazioni su Atom, dai un'occhiata a Background sugli atomi , ed ecco un link al La pagina Understanding the Atom della NASA .
Abbiamo anche registrato un intero episodio di Astronomy Cast sulla composizione dell'atomo. Ascolta qui, Episodio 164: Dentro l'atomo .
Fonti:
http://en.wikipedia.org/wiki/Subatomic_particle
http://en.wikipedia.org/wiki/Nucleon
http://www.school-for-champions.com/science/subatomic.htm
http://en.wikipedia.org/wiki/Gauge_boson
http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_particles