Części atomu

W starożytnej Grecji żyli filozofowie, którzy zastanawiali się, z czego wszystko jest zbudowane. Według jednego z poglądów najmniejsze możliwe cząsteczki - atomy - znajdują się w całej materii. Na początku XIX wieku wydawało się, że eksperymenty potwierdzają tę teorię. Atomy rzeczywiście istnieją! Wyobrażano je sobie jako zwarte kulki, których nie da się podzielić na mniejsze części.

Niemal sto lat później, pod koniec XIX wieku, dokonano nowego odkrycia. Atomy potrafią emitować jeszcze mniejsze cząsteczki: elektrony, więc nie mogą więc być najmniejszymi elementami w całej materii. Nie są niepodzielne. Od lat trzydziestych XX wieku wiemy, że atomy składają się z trzech rodzajów cząstek. W środku atomu, czyli w jego jądrze, znajdują się protony i neutrony, a wokół jądra są elektrony.

Na początku uważano, że elektrony krążą wokół jądra tak, jak planety wokół Słońca. Teraz wiemy, że jest to trochę bardziej skomplikowane. Zamiast orbit w określonych odległościach jądro otacza coś podobnego do chmury elektronów. Można powiedzieć, że elektrony są wszędzie w takiej chmurze elektronów, i to jednocześnie! Chmura elektronów jest ogromna w porównaniu do jądra, dziesiątki tysięcy razy większa.

Gdybyśmy narysowali atom w skali, jądro byłoby tylko maleńką kropką. Taki sposób rysowania atomu jest niezbyt jasny, więc na większości obrazków przedstawiających atom widać duże jądro atomu i elektrony krążące wokół niego po orbitach. To dobry sposób na pokazanie, z czego składa się atom, nie wnikając w szczegóły. W reakcji chemicznej atom może stracić część swoich elektronów lub zdobyć ich więcej... lub też dzielić się elektronami z innym atomem.

Jądro atomu jest bardziej stabilne. Nie wpływają na nie reakcje chemiczne. Teraz, gdy rozbiliśmy atom na protony, neutrony i elektrony, to już koniec? Czy to są najmniejsze jednostki materii? Czy może można je podzielić na jeszcze mniejsze części?

O ile wiadomo elektronu nie da się rozbić na mniejsze elementy. Jest to cząstka podstawowa lub inaczej cząstka elementarna. A co z neutronami i protonami? Składają się one z mniejszych cząsteczek, zwanych kwarkami. Do budowy jednego protonu lub jednego neutronu potrzeba trzech kwarków.

Kwarki mają jedną charakterystyczną cechę: nie da się oddzielić pojedynczego kwarka. Zawsze występują parami lub trójkami. Nie wydaje nam się, że są złożone z jeszcze mniejszych części - wygląda na to, że kwarki to cząstki elementarne, tak jak elektrony. Nauka wciąż odkrywa jednak nowe rzeczy, więc być może trzeba będzie znowu zmienić poglądy o tym, co jest najbardziej fundamentalnym składnikiem całej materii.