Elementarpartiklar
Elektroner och kvarkar har ingen urskiljbar struktur; de kan inte reduceras eller delas upp i mindre komponenter. Det är därför rimligt att kalla dem ”elementarpartiklar”, ett namn som tidigare felaktigt gavs till partiklar som protonen, som i själva verket är en komplex partikel som innehåller kvarkar. Termen subatomär partikel syftar både på de verkliga elementarpartiklarna, som kvarkar och elektroner, och på de större partiklar som kvarkar bildar.
Och även om båda är elementarpartiklar skiljer sig elektroner och kvarkar åt i flera avseenden. Medan kvarkar tillsammans bildar nukleoner i atomkärnan cirkulerar elektronerna i allmänhet mot atomernas periferi. Elektroner betraktas faktiskt som skilda från kvarkar och klassificeras i en separat grupp av elementarpartiklar som kallas leptoner. Det finns flera typer av leptoner, precis som det finns flera typer av kvarkar (se nedan Kvarkar och antikvarkar). Endast två typer av kvarkar behövs dock för att bilda protoner och neutroner, och dessa, tillsammans med elektronen och en annan elementarpartikel, är alla de byggstenar som behövs för att bygga upp den vardagliga världen. Den sista partikeln som behövs är en elektriskt neutral partikel som kallas neutrino.
Lär dig mer om egenskaperna och hur man kan upptäcka en neutrino.
© MinutePhysics (A Britannica Publishing Partner)Se alla videor till den här artikeln
Neutrinos existerar inte inom atomer på samma sätt som elektroner, men de spelar en avgörande roll i vissa typer av radioaktivt sönderfall. I en grundläggande process för en typ av radioaktivitet, som kallas betasönderfall, omvandlas en neutron till en proton. När neutronen gör denna förändring får den en enhet positiv laddning. För att hålla den totala laddningen i betasönderfallsprocessen konstant och därmed följa den grundläggande fysiska lagen om bevarande av laddning, måste neutronen avge en negativt laddad elektron. Dessutom avger neutronen också en neutrino (strängt taget en antineutrino), som har liten eller ingen massa och ingen elektrisk laddning. Betasönderfall är viktiga i de övergångar som sker när instabila atomkärnor förändras för att bli mer stabila, och av denna anledning är neutriner en nödvändig komponent för att fastställa materiens natur.
Neutrino, liksom elektronen, klassificeras som en lepton. Därför verkar det vid första anblicken som om endast fyra typer av elementarpartiklar – två kvarkar och två leptoner – skulle existera. På 1930-talet, långt innan begreppet kvarkar etablerades, stod det dock klart att materien är mer komplicerad.