知っておくべき素粒子
素粒子と素粒子
原子の 3 つの主要な亜原子粒子は、陽子、中性子、および電子です。 マッツ・パーソン/ゲッティイメージズ
の 原子は の 物質の最小粒子 化学的手段を使用して分割することはできませんが、原子は亜原子粒子と呼ばれる小さな断片で構成されています。さらに分解すると、素粒子はしばしば 素粒子からなる .ここでは、原子内の 3 つの主要な亜原子粒子、それらの電荷、質量、および特性を見ていきます。そこから、いくつかの重要な素粒子について学びます。
陽子
陽子は、原子核に見られる正電荷を帯びた粒子です。 goktugg /ゲッティイメージズ
原子の最も基本的な単位 陽子です 原子中の陽子の数が元素としてのアイデンティティを決定するからです。技術的には、孤立した陽子は元素 (この場合は水素) の原子と見なすことができます。
ネットチャージ: +1
静止質量：1.67262×10−27kg
中性子
陽子と同様に、中性子は原子核に見られます。それらは陽子とほぼ同じサイズですが、正味の電荷はありません。 アレンゴ/ゲッティイメージズ
の 原子核 強い核力によって結合された2つの亜原子粒子で構成されています。これらの粒子の 1 つが陽子です。もう一方 は中性子です .中性子は陽子とほぼ同じサイズと質量ですが、正味の電荷がないか、または電気的です。 中性 .原子の中の中性子の数は、その同一性には影響しませんが、決定します その同位体 .
正味の電荷: 0 (ただし、各中性子は帯電した亜原子粒子で構成されています)
静止質量：1.67493×10−27kg (陽子より少し大きい)
電子
電子は負に帯電した小さな粒子です。それらは原子核の周りを周回しています。 ローレンス・ロウリー/ゲッティイメージズ
原子の亜原子粒子の 3 番目の主要なタイプ 電子です .電子は陽子や中性子よりもはるかに小さく、通常、核から比較的離れた原子核を周回します。電子の大きさを概観すると、陽子は 1863 倍の質量があります。電子の質量は非常に小さいため、原子の質量数を計算するときは陽子と中性子のみが考慮されます。
正味チャージ: -1
静止質量：9.10938356×10−31kg
電子と陽子は反対の電荷を持っているため、互いに引き付けられます。電子と陽子の電荷は反対ですが、大きさが等しいことに注意することも重要です。中性原子には、同じ数の陽子と電子があります。
電子は原子核の周りを周回するため、化学反応に影響を与える亜原子粒子です。電子が失われると、陽イオンと呼ばれる正電荷を帯びた種が形成される可能性があります。電子を獲得すると、陰イオンと呼ばれる負の種が生成されます。化学は基本的に、原子と分子の間の電子移動の研究です。
素粒子
複合粒子は、2 つ以上の素粒子で構成されています。素粒子は、さらに小さなサブユニットに分割することはできません。 ブラックジャック3D /ゲッティイメージズ
亜原子粒子は、複合粒子または素粒子のいずれかに分類できます。複合粒子は、より小さな粒子で構成されています。素粒子はそれより小さい単位に分割することはできません。
物理学の標準モデルには、少なくとも次のものが含まれます。
- クォークの 6 つのフレーバー: アップ、ダウン、トップ、ボトム、ストレンジ、チャージ
- 6種類のレプトン：電子、ミューオン、タウ、電子ニュートリノ、ミューニュートリノ、タウニュートリノ
- 光子を含む 12 個のゲージ ボソン、3 個の W ボソンと Z ボソン、および 8 個のグルオン
- ヒッグス粒子
グラビトンや磁気モノポールなど、他にも提案されている素粒子があります。
したがって、電子は素粒子であり、素粒子であり、レプトンの一種です。陽子は、2 つのアップ クォークと 1 つのダウン クォークで構成される亜原子複合粒子です。中性子は、2 つのダウン クォークと 1 つのアップ クォークで構成される亜原子複合粒子です。
ハドロンとエキゾチック素粒子
クォーク (オレンジ色) とグルオン (白色) を示す、ハドロンの一種であるパイプラス中間子。 ドーリング・キンダースリー/ゲッティイメージズ
複合粒子もグループに分けることができます。たとえば、ハドロンは、陽子と中性子が結合して原子核を形成するのとほぼ同じ方法で、強い力によって結合されたクォークで構成される複合粒子です。
ハドロンには、バリオンとメソンの 2 つの主なファミリーがあります。バリオンは 3 つのクォークで構成されています。中間子は、クォークと反クォークから構成されています。さらに、粒子の通常の定義に適合しない、エキゾチック ハドロン、エキゾチック メソン、エキゾチック バリオンがあります。
陽子と中性子は 2 種類のバリオンであり、したがって 2 つの異なるハドロンです。パイ中間子は中間子の例です。陽子は安定した粒子ですが、中性子は原子核に束縛されている場合にのみ安定します (半減期は約 611 秒)。他のハドロンは不安定です。
超対称物理理論では、さらに多くの粒子が予測されています。例としては、中性ボソンのスーパーパートナーであるニュートラリーノや、レプトンのスーパーパートナーであるスレプトンが挙げられます。
また、 反物質粒子 物質粒子に相当します。例えば、 陽電子 電子に対応する素粒子です。電子と同じように、1/2 のスピンと同じ質量を持ちますが、+1 の電荷を持っています。