El recorregut per la Física de Partícules

Potser coneixes, de Química, les molècules, que estan compostes per àtoms.
Un exemple de molècula és l'aigua, que està composta per dos àtoms d'hidrogen i un d'oxigen.

Però les molècules no són els constituents més petits de la nostra matèria, ja que es formen a partir d'àtoms.

Actualment se sap que la nostra matèria està formada per components encara més petits. Quins són, ho pots veure en el següent esquema:

La unió de varis àtoms s'anomena molècula. La mida de les molècules és d'uns 10^-10m.

Tota la nostra matèria i l'Univers sencer estan formats d'àtoms i molècules.

Una composició atòmica important és la corresponent a les partícules de la radiació alfa, que són nuclis atòmics d'heli, formats per 2 protons i 2 neutrons.

El nucli atòmic forma, juntament amb els electrons, carregats negativament i indivisibles, l'àtom.

Els electrons, que tenen una càrrega elèctrica de -1e, es situen en capes al voltant del nucli atòmic. El seu nombre és, en un àtom normal, igual al nombre de protons del nucli, de manera que des de fora l'àtom és elèctricament neutre. Si l'àtom té un nombre diferent d'electrons que de protons, se l'anomena ió. Les dimensions d'un àtom són al voltant dels 10^-10m.

El nucli atòmic està format per protons i neutrons, i les seves dimensions són de 10^-14m. Està carregat positivament.

Els components del nucli, els protons i els neutrons, s'anomenen també nucleons. L'ordre de magnitud de la seva mida és de 10^-15m. El nombre de protons del nucli depèn de l'element al qual pertanyi el nucli atòmic. El nombre de neutrons és normalment igual o més gran que el nombre de protons.

El descobriment que l'àtom estava format per un nucli molt petit amb molt d'espai buit el va fer el físic E. Rutherford el 1909. En el seu experiment va bombardejar una làmina molt fina d'or amb partícules alfa (és a dir, partícules de la radiació radioactiva), i va veure que quasi totes les partícules de la radiació travessaven la làmina, però unes poques tornaven enrere, com si haguessin xocat amb un cos massiu. Es tractava del nucli atòmic. Les altres partícules havien travessat la làmina d'or sense reaccionar amb els àtoms atòmics.
Hi ha una simulació de la Universistat de Würzburg que permet aproximar-se al desenvolupament de l'experiment a l'adreça d'internet
http://www.ph-ludwigsburg.de/html/2f-phys-s-01/physik_multimedia/programme/beschreib/atom1.html , sota el títol:"Repetitorium zur Atomphysik - grundlegende Atommodelle"; des d'aquí es pot descarregar un programa amb la simulació.

Els constituents del nucli, els nucleons, estan formats per quarks. Es presenten en les següents combinacions de tres:

Protó: 2 quarks up + 1 quark down
Neutró: 1 quark up + 2 quarks down

El quark up i el quark down, abreujadament d i u, respectivament, són, com ja s'ha dit, els constituents fonamentals a partir dels quals es constitueixen els constituents fonamentals del nucli, els protons i els neutrons. Són molt petits, fan uns 10^-18m.
Tenen les càrregues elèctriques següents:

Up-Quark: + 2/3 e
Down-Quark: - 1/3 e

A més a més de l'esquema anterior, hi ha un esquema anàlog pel món de les antipartícules. Aquestes antipartícules són partícules de la mateixa mida i massa que les seves corresponents partícules "normals". La única diferència és que tenen càrregues contràries. Això significa que, p. ex., l'antiprotó té una càrrega elèctrica de -1. D'aquesta manera es pot imaginar un complet antimón d'antimatèria. Al nostre voltant, però, només hi ha matèria, per sort, ja que les càrregues contràries s'atrauen. Si la matèria i l'antimatèria es trobessin, s'anihilarien, i tota la massa es convertiria en energia. Això significaria que no existiríem ni nosaltres ni l'Univers.

Després que coneguis els constituents fonamentals de la matèria, ja té sentit que miris algunes imatges de reacció de les càmeres de bombolles i dels detectors de partícules.

Ara segueix un qüestionari en el que pots comprovar el que has après fins ara i utilitzar-ho..