Субатомные частицы

Теория атома Дальтона естественным образом привела к вопросу о том, делимы ли сами атомы. Серия последующих экспериментов продемонстрировала, что атом на самом деле состоит из трех основных частиц, называемых субатомными частицами, электронов, протонов и нейтронов. Электроны были обнаружены Дж.Дж.Томсоном, когда он наблюдал пучок заряженных частиц, движущихся по прямой линии к положительному лектроду в электронно-лучевой трубке, и смог отклонить эти пучки с помощью электрических и магнитных полей.

Томсон пришел к выводу, что эти частицы были отрицательно заряженными составляющими атома с низкой массой. Позднее эти частицы получили название электроны. Роберт Милликен определил, что электрон имеет заряд 1, 6 x 10⁻¹⁹ кулонов, где кулон единица заряда в системе СИ.С открытием электронов атомы больше не рассматривались как неделимые, и были предложены модели для описания атомной структуры.

Самой успешной была ядерная модель Эрнеста Резерфорда, основанная на его знаменитом эксперименте с золотой фольгой, в котором он направил положительно заряженные альфа-частицы на тонкий лист золотой фольги. Поскольку большая часть альфа-частиц прошла через золотую фольгу без отклонения, он пришел к выводу, что большая часть пространства внутри атома пуста. Некоторые, однако, были рассеяны под большими углами, а небольшое количество отскочило обратно, что подтвердило, что весь положительный заряд и большая часть массы атома находится в крошечной области в центре, называемой ядром.

Резерфорд также предположил, что у атома есть достаточно электронов, расположенных в пустом пространстве вокруг ядра, чтобы уравновесить положительный заряд ядра и поддерживать электрическую нейтральность атома. Впоследствии Резерфорд сам открыл протоны положительно заряженные частицы в ядре, а Джеймс Чедвик открыл нейтроны электрически нейтральные частицы в ядре. Заряд и масса два основных свойства субатомных частиц.

Заряды протона и электрона равны по величине, но противоположны по знаку. В относительных единицах электрону присвоен заряд 1, а протону 1. У нейтрона нет заряда.

Масса протона 1, 673 10⁻²⁷ килограмм, масса электрона 9, 1 10⁻³¹ килограмм, а масса нейтрона 1, 675 10⁻²⁷ килограмм. Более распространенной единицей для выражения этих чрезвычайно малых масс является атомная единица массы, или а.е.м. 1 а.е.м.

равна 1, 66 10⁻²⁷ килограмм, или одной двенадцатой массы атома углерода, содержащего шесть протонов и шесть нейтронов. Таким образом, масса протона или нейтрона составляет примерно 1 а.е.м. Электроны имеют почти ничтожную массу 5, 5 10⁻⁴ а.е.м.