Subatomiset hiukkaset
Subatominen hiukkanen on atomia pienempi hiukkanen. Tämä tarkoittaa, että se on hyvin, hyvin pieni. Kuten atomit ja molekyylit, myös subatomiset hiukkaset ovat aivan liian pieniä, jotta niitä voisi nähdä paljain silmin. Se on myös hyvin kiinnostava tiedemiehille, jotka yrittävät ymmärtää atomeja paremmin. Yleisesti tutkittavat subatomiset hiukkaset ovat tärkeimmät atomien muodostavat hiukkaset: protonit, neutronit ja elektronit. Subatomisten hiukkasten tutkimusta kutsutaan hiukkasfysiikaksi.
Näitä hiukkasia pitää usein yhdessä atomissa jokin neljästä perusvoimasta (painovoima, sähkömagneettinen voima, vahva voima tai heikko voima). Atomin ulkopuolella hiukkaset liikkuvat usein hyvin, hyvin nopeasti - lähellä valonnopeutta, joka on hyvin, hyvin nopea (noin 300 000 kilometriä sekunnissa).
Subatomiset hiukkaset jaetaan kahteen ryhmään, baryoneihin ja leptoneihin.
Baryonit koostuvat kvarkista, kun taas leptonien ajatellaan olevan pienimpiä hiukkasia, joita kutsutaan alkeishiukkasiksi. Baryoneilla on tietty baryoniluku. Reaktioissa baryoniluvun on säilyttävä, mikä tarkoittaa, että reaktion alku- ja loppupuolella on oltava sama määrä baryoneja. Baryonihiukkaset koostuvat kolmesta kuudesta kvarkista, jotka ovat pienimpiä hiukkasia. Kuusi kvarkkia ovat ylös-, alas- (joista muodostuvat protonit ja neutronit), outo-, charmi-, ylä- ja alakvarkki.
Leptonit ovat yleensä paljon pienempiä kuin baryonit. Tähän luokkaan kuuluvat elektronit, muonit, taus ja neutriinot. Leptonit eivät koostu kvarkkeista, eivätkä ne ole jaollisia.
Jokaista tällaista hiukkastyyppiä kohti on myös antihiukkanen. Antihiukkasilla on sama massa kuin tavallisilla hiukkasilla, mutta niillä on päinvastainen sähkövaraus. Antiainetta ja ainetta ei voi olla lähellä toisiaan. Aina kun aine ja antiaine törmäävät toisiinsa, ne tuhoavat toisensa vapauttamalla valtavan määrän energiaa, joka vastaa arvoa E=mc2, jossa m on hiukkasten yhteenlaskettu massa, c on valonnopeus ja E on tuotettu energia. Nämä törmäykset tapahtuvat usein suurissa hiukkaskiihdyttimissä, joissa energia voidaan muuntaa toisinpäin, aineeksi saman yhtälön avulla. Tällöin voi syntyä monia outoja, usein raskaita (suuren massan) hiukkasia, jotka ovat olemassa vain lyhyen aikaa.
Suurin osa löydetyistä hiukkasista syntyy kiihdyttämällä hiukkasia ja törmäyttämällä niitä toisiin hiukkasiin, jolloin syntyy valtavia suihkuja uusia subatomisia hiukkasia, jotka hajoavat erittäin nopeasti. Koska hiukkaset liikkuvat kuitenkin lähellä valonnopeutta, erityissuhteellisuuden lait tulevat tärkeiksi ja aika laajenee. Tämä tarkoittaa sitä, että hiukkasen aika kuluu hitaammin, ja ne voivat kulkea (ja niitä voidaan mitata) pidemmän matkan kuin suhteellisuusteoriaan perustumaton tiede ennustaa.
Kysymyksiä ja vastauksia
Kysymys: Mikä on subatominen hiukkanen?
A: Subatomihiukkanen on atomia pienempi hiukkanen, jota ei voi nähdä paljain silmin.
K: Mitkä ovat yleisimmin tutkittuja subatomisia hiukkasia?
V: Yleisimmin tutkittuja subatomisia hiukkasia ovat protonit, neutronit ja elektronit.
K: Mitkä voimat pitävät atomeja yhdessä?
V: Atomeja pitää yhdessä jokin neljästä perusvoimasta - painovoima, sähkömagneettinen voima, vahva voima tai heikko voima.
K: Kuinka nopeasti subatomiset hiukkaset liikkuvat?
V: Subatomiset hiukkaset liikkuvat usein hyvin nopeasti - lähes valonnopeudella (noin 300 000 kilometriä sekunnissa).
K: Ovatko baryonit ja leptonit erityyppisiä hiukkasia?
V: Kyllä, baryonit koostuvat kvarkkeista, kun taas leptonien ajatellaan kuuluvan pienimpiin hiukkasiin, joita kutsutaan alkeishiukkasiksi.
K: Onko antihiukkasilla vastakkaiset sähkövaraukset verrattuna niiden tavallisiin vastineisiin?
V: Kyllä, antihiukkasilla on sama massa kuin niiden normaaleilla vastineilla, mutta niillä on vastakkainen sähkövaraus.
K: Mitä tapahtuu, kun aine ja antiaine törmäävät? V: Kun aine ja antiaine törmäävät toisiinsa, ne tuhoavat toisensa vapauttamalla valtavasti energiaa, joka vastaa arvoa E=mc2, jossa m on hiukkasten yhteenlaskettu massa, c on valonnopeus ja E on tuotettu energia.
