Bu dərsdə biz hissəciklərin əsas anlayışını və onların həm kimya, həm də fizikadakı mühüm əhəmiyyətini araşdıracağıq. Zərrəciklər maddəni təşkil edən ən xırda elementlərdən tutmuş onların qarşılıqlı təsirini idarə edən qüvvələrə qədər kainatın tikinti bloklarıdır. Kimya və fizika sahələrində hissəciklərin xüsusiyyətlərini, təsnifatlarını və tətbiqlərini araşdıracağıq.
Özündə bir hissəcik həcm, kütlə və ya yük kimi bir neçə fiziki və ya kimyəvi xüsusiyyətlərə aid edilə bilən kiçik lokallaşdırılmış obyektdir. Hissəciklər elektronlar, protonlar və neytronlar kimi atomaltı hissəciklərdən atomlar və molekullar kimi daha böyük miqyaslara qədər dəyişə bilər. Hissəcik anlayışı maddənin bütün formalarının tərkibini və davranışını anlamaqda bizə çox vacibdir.
Kimyada hissəciklər kimyəvi maddələrin əsasını təşkil edən atom və molekullara aiddir. Atom kimyəvi xüsusiyyətlərini saxlayan elementin ən kiçik vahididir. Atomlar proton və neytronlardan ibarət nüvədən ibarətdir və elektronlar nüvənin ətrafında fırlanır. Molekullar , digər tərəfdən, kimyəvi reaksiyada iştirak edə bilən birləşmənin ən kiçik vahidini təmsil edən bir-birinə bağlanmış atom qruplarıdır.
Fizika zərrəciklər haqqında anlayışımızı daha da fundamental səviyyəyə qaldıraraq, diqqəti atomların özlərini təşkil edən protonlar, neytronlar və elektronlar kimi hissəciklərə, eləcə də fotonlar və kvarklar kimi ənənəvi olaraq başa düşülən maddə yaratmayan hissəciklərə yönəldir. Bu hissəciklərin tədqiqi elm adamlarına kainatı idarə edən qüvvələri və qarşılıqlı təsirləri üzə çıxarmağa kömək edir.
Atomaltı hissəciklər atomdan kiçik hissəciklərdir. Onlara daxildir:
Standart Model zərrəciklər fizikasında cazibə qüvvəsi istisna olmaqla, kainatda məlum olan dörd əsas qüvvədən üçünü təsvir edən və bütün məlum atomaltı hissəcikləri təsnif edən nəzəriyyədir. O, iki növ hissəcikləri tanıyır: maddənin tikinti blokları olan fermionlar və fermionlar arasında qüvvələr vasitəsi olan bozonlar . Məsələn, fotonlar elektromaqnit qüvvəsini daşıyan, elektronların bir-biri ilə qarşılıqlı təsirinə imkan verən bozonlardır.
Hissəciklər bir-biri ilə əsas qüvvələr vasitəsilə qarşılıqlı əlaqədə olurlar ki, bunlara Standart Model kontekstində elektromaqnit qüvvəsi, zəif nüvə qüvvəsi, güclü nüvə qüvvəsi və cazibə qüvvəsi daxildir. Bu qarşılıqlı təsirlər həm mikroskopik, həm də makroskopik səviyyədə maddənin xassələrinin müəyyən edilməsində həlledici əhəmiyyətə malikdir. Məsələn, elektromaqnit qüvvəsi atomlar və molekullar arasındakı kimyəvi reaksiyalardan məsuldur, güclü nüvə qüvvəsi isə atomların nüvələrini bir yerdə saxlayır.
Hissəcikləri və onların qarşılıqlı təsirini başa düşmək həm kimyada, həm də fizikada çoxsaylı irəliləyişlərə səbəb oldu. Budur bəzi nümunələr:
Tarixən təcrübələr hissəciklər haqqında biliklərimizi inkişaf etdirməkdə mühüm rol oynamışdır. Məsələn, JJ Tomsonun 1897-ci ildə elektronu kəşf etməsi vakuum borusunda katod şüalarının müşahidəsini əhatə etdi ki, bu da onun mənfi yüklü hissəciklərin mövcudluğu barədə nəticəyə gəlməsinə səbəb oldu. Daha sonra, 1911-ci ildə Ernest Rutherfordun qızıl folqa təcrübəsi atom nüvəsi haqqında məlumat verdi və atomların elektronlarla əhatə olunmuş sıx, müsbət yüklü nüvədən ibarət olduğunu ortaya qoydu.
Bu yaxınlarda CERN-də Böyük Adron Toqquşdurucusu (LHC) Standart Model tərəfindən proqnozlaşdırılan hissəciklərin, o cümlədən 2012-ci ildə Higgs bozonunun kəşfində mühüm rol oynamışdır. Higgs bozonu bəzi hissəciklərin niyə kütləyə malik olduğunu anlamaq və strukturu daha da aydınlaşdırmaq üçün çox vacibdir. maddənin.
Əhəmiyyətli irəliləyişlərə baxmayaraq, hissəciklərin tədqiqi çətinliklərlə üzləşməyə və yeni suallar doğurmağa davam edir. Məsələn, Standart Model cazibə qüvvəsini nəzərə almır və qaranlıq maddənin və qaranlıq enerjinin təbiəti əsasən sirli olaraq qalır. Bu tapmacalar hissəciklər fizikasında sərhədləri təmsil edir, davam edən tədqiqat və təcrübələri idarə edir.
Xülasə, zərrəciklər kimyada öyrənilən atom və molekullardan tutmuş fizikada araşdırılan atomaltı hissəciklərə qədər kainatın əsasını təşkil edir. Zərrəciklərin tədqiqi maddənin əsas tikinti bloklarını və onların qarşılıqlı təsirini idarə edən qüvvələri aşkar edərək, təməlqoyucu kəşflərə və texnoloji irəliləyişlərə səbəb olur. Biz kainatın sirlərini araşdırmağa davam etdikcə, hissəcikləri və onların davranışını anlamaq həm kiçik, həm də böyük kosmosun sirlərini açmaq üçün açar olaraq qalır.
