مترجم: حمید وثیق زاده انصاری
منبع: راسخون
منبع: راسخون
ذرات درون اتمی که در واقع سنگ بنای ساختار ماده هستند چیستند؟ چگونه این ذرات در پایداری ماده و مشخصات آن نقش دارند؟ این مقاله را مطالعه کنید تا جواب تمامی این سؤالات را بگیرید.
ذرات درون اتمی: الکترونها، پروتونها و نوترونها
اتم یک ساختار منظم و با قاعده دارد، که در عین حال که آن را پایدار ساخته است، خصوصیات مختلف ماده به آن برمیگردد. تحقیق و مطالعه در مورد ذرات درون اتمی بیش از صد سال گذشته شروع شده است و اکنون ما اطلاعات زیادی راجع به آنها داریم. در انتهای قرن نوزدهم، تجهزاتی را ساختند که بتواند داخل اتمها را تفحص کند. چیزی که آنها در حین بررسیهایشان در داخل اتمها دیدند بیاندازه شگفتآور بود. چیزهایی در اندازههای کوچکتر از اتم وجود دارند، که در مقیاس ماکروسکوپی هیچ چیز نیستند. اجازه دهید نگاهی بیندازیم به آنچه که اتمها از آن تشکیل شدهاند.
ثابت شده است که بیشتر حجم اتم خالی است و الکترونها بطور پراکنده در آن قرار گرفتهاند. الکترونها ذراتی با بار منفی هستند که به دور جرم سنگین مرکزی در حال چرخشند. به این جرم مرکزی هسته میگویند که 99ر99 درصد جرم اتم ناشی از آن است، ولی با این وجود کسر بسیار کوچکی از حجم اتم را اشغال میکند. تصور کنید که حجم اتم را به اندازه یک اتاق بزرگ کردهاید. در این صورت هسته به اندازه یک خال مرئی در وسط اتاق است. در نمودارهای اتمی، مقیاس حجمی ذرات ترسیم نشده است، و به همین دلیل شما به درستی درک نمیکنید که یک اتم، واقعاً تا چه اندازه کوچک است. اتم در طولی به اندازه 15-10 متر محدود شده است. کشف ماهیت الکترونها که به دور هسته میگردند سادهتر از یافتن ساختار هسته بود. پس از سالها مطالعه و تحقیقات هوشمندانه معلوم شد که هسته از ذراتی به نام پروتون و نوترون تشکیل شده است.
الکترونها:
الکترونها در بین سه ذره درون اتمی از همه سبکتر هستند. جرم یک الکترون 31-10 × 1ر9 کیلوگرم بوده و بار منفی، معادل 19-10 × 6ر1 کولن دارند. الکترونها با نیروی جاذبه، در مدارهایی اطراف هسته نگهداشته شدهاند. این نیروی جاذبه از طرف هسته که بار مثبت دارد به الکترونها وارد میشود.تعداد الکترونهایی که در خارجیترین مدار اتم قرار گرفتهاند، خصوصیات شیمیایی اتم را تعیین میکنند. آنها ذرات اسپین 2ر1 بوده، و بنابراین فرمیون هستند. پادذره الکترون پوزیترون است. پوزیترون جرمی برابر با جرم الکترون دارد ولی بار آن مثبت است. الکترون بعنوان ذره نقطهای درنظر گرفته میشود زیرا تاکنون هیچ ساختار داخلی برای شناخته نشده است. الکترونها با ذرات باردار دیگر، از طریق نیروهای الکترومغناطیس و ضعیف واکنش میدهند و از گرانش تأثیر میپذیرند. اما با این حال نیروهای قوی که در داخل محدوده هسته رخ میدهد روی آنها تأثیری ندارد.
پروتونها:
پروتونها بار مثبتی برابر 19-10 × 6ر1 کولن، و جرمی برابر با 27-10 × 67ر1 کیلوگرم دارند. درنتیجه جرم پروتونها 1836 برابر الکترونها است. آنها در واقع هسته اتم هیدروژن هستند که عدد اتمی آن برابر با 1 است. پروتونها ذراتی با اسپین 2ر1 و فرمیون هستند که از طریق نیروهای قوی و ضعیف، الکترومغناطیس و گرانش با ذرات دیگر اندرکنش میکنند. پادذره پروتون، پادپروتون است. ساختار هسته اتمها از پروتون و نوترون تشکیل شده است.نوترونها:
نوترون برخلاف الکترون و پروتون بدون بار است. جرم آن اندکی از جرم پروتون بیشتر بوده و 27-10 × 675ر1 کیلوگرم است. به همین دلیل هم سنگینترین ذرههای درون اتم نوترونها هستند. در طبیعت، از طریق نیروهای ضعیف و قوی و الکترومغناطیس و همینطور گرانش با ذرات دیگر اندرکنش میکنند.هرکدام از این ذرات خصوصیات خاص خودش را دارد، که موجب شده است در اثر نیروهای بنیادین به یکدیگر مقید بوده و اتم را تشکیل دهند. اگر شما فکر میکند که پروتون، الکترون، و نوترونها آخر داستان هستند، آماده یک مطلب غافلگیر کننده باشید. اگرچه الکترونها غیرقابل تقسیم هستند، پروتونها و نوترونها حد نهایی ساختار ماده نیستند. و بعدها فهمیدند که آنها نیز از ذراتی به نام کوارک ساخته شدهاند.
/ج
