Particule elementare

Electronii și quarcii nu conțin nicio structură perceptibilă; nu pot fi reduse sau separate în componente mai mici. Prin urmare, este rezonabil să le numim particule „elementare”, un nume care, în trecut, a fost dat în mod eronat unor particule precum protonul, care este, de fapt, o particulă complexă care conține quarci. Termenul de particulă subatomică se referă atât la adevăratele particule elementare, cum ar fi quarcurile și electronii, cât și la particulele mai mari pe care le formează quarcurile.

Deși ambele sunt particule elementare, electronii și quarcurile diferă în mai multe privințe. În timp ce quarcii formează împreună nucleonii în cadrul nucleului atomic, electronii circulă în general spre periferia atomilor. Într-adevăr, electronii sunt considerați ca fiind distincți de quarci și sunt clasificați într-un grup separat de particule elementare numite leptoni. Există mai multe tipuri de leptoni, la fel cum există mai multe tipuri de quarci (a se vedea mai jos Quarci și antiquarci). Cu toate acestea, doar două tipuri de quark sunt necesare pentru a forma protoni și neutroni, iar aceștia, împreună cu electronul și o altă particulă elementară, reprezintă toate elementele de construcție necesare pentru a construi lumea de zi cu zi. Ultima particulă necesară este o particulă neutră din punct de vedere electric, numită neutrino.

Neutrinii nu există în interiorul atomilor în sensul în care există electronii, dar ei joacă un rol crucial în anumite tipuri de dezintegrare radioactivă. Într-un proces de bază al unui tip de radioactivitate, cunoscut sub numele de dezintegrare beta, un neutron se transformă într-un proton. În urma acestei transformări, neutronul dobândește o unitate de sarcină pozitivă. Pentru a menține constantă sarcina totală în procesul de dezintegrare beta și pentru a respecta astfel legea fizică fundamentală a conservării sarcinii, neutronul trebuie să emită un electron cu sarcină negativă. În plus, neutronul emite, de asemenea, un neutrino (strict vorbind, un antineutrino), care are o masă mică sau deloc și nu are sarcină electrică. Dezintegrările beta sunt importante în tranzițiile care au loc atunci când nucleele atomice instabile se modifică pentru a deveni mai stabile și, din acest motiv, neutrinii sunt o componentă necesară în stabilirea naturii materiei.

Nutrinul, ca și electronul, este clasificat ca un lepton. Astfel, pare la prima vedere că ar trebui să existe doar patru tipuri de particule elementare – două quarcuri și doi leptoni. Cu toate acestea, în anii 1930, cu mult înainte de stabilirea conceptului de quarcuri, a devenit clar că materia este mai complicată.

.