Co je uvnitř atomu: Celé rodiny dalších částic

Atomy jsou základní částicí běžné hmoty, o které si lidstvo několik staletí myslelo, že jsou zároveň nejmenší možnou částicí. Jenže uvnitř atomů je celá rodina dalších subatomárních částic. Seznamte se s jejími doposud objevenými členy!

Protonovi: kvarky a gluony na hromádce

Protonovi jsou velmi stará a úctyhodná rodina se stabilním výhledem do budoucnosti. Poprvé jsou zmiňováni již krátce po Velkém třesku, když vesmír zchladl natolik, že kvarky mohly uzavírat pevná spojenectví v jednotlivých protonech. Ano, schválně píšu spojenectví, protože proton není nedělitelný, jak se dříve předpokládalo.

Uvnitř protonu jsou tři menší části nazývané kvarky. Mezi sebou jsou poslepovány gluony – z anglického glue, lepidlo.

Proto představuje velmi stabilní svazek dvou kvarků u (jako up, horní) a jednoho kvarku d (jako down, dolní). Stabilita je tak velká, že doposud nebyl zaznamenán žádný případ, že by se toto spojení samo od sebe rozpadlo, proto se poločas rozpadu pouze odhaduje, a to na 1035 let.

Klepněte pro větší obrázek
Vnitřní struktura protonu: dva kvarky u a jeden kvark d. Zdroj: CC BY-SA 2.5 Arpad Horvath

Tato hodnota není „vycucána z prstu“. V minulých letech vědci budovali ohromné podzemní nádrže, ve kterých se kromě jiných pozorování snažili detekovat i rozpad protonu (například Super-Kamiokande). Poločas rozpadu protonu potom odvodili z velikosti nádrže a toho, že se jim nepovedlo žádný přirozený rozpad pozorovat.

Protony tvoří část jádra atomu, mají kladný elementární elektrický náboj +1e, který přitahuje elektrony z obalu atomu. Uvnitř jádra atomu by se ale měly stejně nabité částice navzájem odpuzovat a tudíž by nemělo existovat žádné jádro, které má v sobě více jak jeden proton. Pokud by existovala pouze elektromagnetická síla, bylo by tomu tak, ale na protony působí silná jaderná interakce, která drží celé jádro pohromadě. A kromě toho nejsou v jádře samy, mají tam o trošku hmotnější příbuzné – neutrony.

Mimochodem jako první pozoroval protony Ernest Rutherford v roce 1920.

Neutronovi: Dlouho jim to nevydrží

Podobně jako Protonovi je to také velmi stará a úctyhodná rodina. Na rozdíl od protonu se ale skládá ze dvou kvarků d a jenom z jednoho kvarku u. Z toho vyplývají různé vlastnosti neutronuve srovnání s protonem. Především je elektricky neutrální. To proto, že kvark u má náboj o velikosti +2/3e (e = elementární elektrický náboj) a kvark d oproti tomu má náboj o velikost –1/3e. Takže zatímco součet nábojů jednotlivých kvarků v protonu nám dá hezké +1e, v neutronu je to přesně 0.

Klepněte pro větší obrázek
Vnitřní struktura neutronu: dva kvarky d a jeden kvark u. Zdroj CC BY-SA 2.5 Arpad Horvath

Neutron mimo jádro atomu navíc nemá příliš velkou stabilitu. Ano, v jádře se drží, osamocený mimo jádro atomu se ale rozpadne přibližně do patnácti minut. Říká se tomu beta rozpad a opět za něj mohou kvarky. V podstatě dojde k tomu, že se jeden ze dvou kvarků d změní na kvark u a konečným důsledkem je přeměna neutronu na proton za současného vyzáření elektronu a elektronového antineutrina.

Samozřejmě to jde i na druhou stranu, kdy proton zachytí elektron, vytvoří s ním neutron a vyzáří elektronové neutrino. Tento jev se nazývá inverzní beta rozpad a dá se využít i v praxi při nízkoenergetických jaderných reakcích. Zjednodušeně se dá říci, že silná jaderná interakce drží pohromadě jádra atomů, zatímco slabá jednotlivé částice.

Elektrony: Proč jste pořád tak negativní?

Základní přehlídka subatomárních částic by nebyla úplná, kdybychom opomněli částici, která je motorem naší civilizace: elektron, věčně negativní souputník protonů a neutronů. Částice, která pohání všechny naše elektrická zařízení. Do nich proudí elektrony přímo z elektrárny, která přeměňuje mechanickou nebo tepelnou energii na elektrickou. Elektrony pohání i třeba mobilní telefon, kde jsou v akumulátoru rafinovaně uloženy do formy chemické vazby, aby se na požádání uvolnily a posloužily.

Klepněte pro větší obrázek
Orbitaly atomů vodíku, znázornění amplitudy pravděpodobnosti výskytu elektronu. Zdroj CC BY-SA 3.0 FlorianMarquardt

Pakliže protony a neutrony jsou svazky kvarků držících pohromadě díky slabé jaderné interakci, elektron je single. Je to základní, dále už nedělitelná částice, nosič elementárního elektrického náboje. Nukleony tvoří jádro atomu a elektrony potom jeho obal. Jsou to právě elektrony, které rozhodují o chemických vlastnostech jednotlivých prvků, které vážou mezi sebou atomy do molekul.

  • Nukleony: částice v jádru atomů, tedy protony a neutrony
  • Baryony: částice skládající se ze tří kvarků
  • Hadrony: částice skládající se z kvarků. Obecně baryony a dále mezony, tedy částice, které se skládají pouze z kvarku a antikvarku.
  • Leptony: elementární částice, dále nedělitelné, na které nepůsobí silná jaderná interakce

Je zajímavé, že elektron nemá rozměr. Jestliže můžeme říct, že proton je sice nesmírně maličká částice, ale pořád je to „kulička“, která má určitý průměr, o elektronu to neplatí. Jeho velikost nedokázal nikdo změřit a v současné fyzice neexistuje ucelená teorie, která by vysvětlovala, co vlastně elektron jako takový je.

V běžném životě se setkáváme hlavně s elektrony, ale existují i hmotnější příslušníci klanu, muony a tauony. A když už se o tom bavíme, musíme zmínit i různá neutrina – elektronové, muonové a taunové.

Zatímco druhy elektronů se drží ve své váhové kategorii, neutrina tolik slušnosti nemají a oscilují mezi jednotlivými druhy. Vědci na to přišli, když jim scházela elektronová neutrina ze slunečního záření a naopak jim přebývala muonová neutrina. Tato oscilace je jednou z velkých záhad současné fyziky.

Diskuze (19) Další článek: Blíží se konec čokolády? Buďte v klidu, oblíbená pochoutka jen tak nezmizí!

Témata článku: Vesmír, Věda, Fyzika, Chemie, Atom, Mobilní telefon, Velký třesk, Velká stabilita, Celá rodina, Částice, Kulička, Kvantový svět, Pozorovatelný vesmír, Florian, Neutron, Náboj, Elektrické zařízení, Velká záhada, DAL, Higgs, Elementární částice, ARP, Chemická vazba, Rod, Proton, Mobilní telefony na Heureka.cz



Začíná platit Digital Markets Act. Kladivo na Apple, Alphabet, Metu i Microsoft. Může změnit pravidla internetu

Začíná platit Digital Markets Act. Kladivo na Apple, Alphabet, Metu i Microsoft. Může změnit pravidla internetu

** Dnes vstupuje v platnost Digital Markets Act ** Příští rok udělá z digitálních hegemonů strážce přístupu ** A každý takový strážce bude podléhat tvrdé regulaci

Jakub Čížek
Evropská uniePrávoInternet
Jak zvýšit herní výkon ve Windows 11? Vypněte tyhle funkce, radí Microsoft

Jak zvýšit herní výkon ve Windows 11? Vypněte tyhle funkce, radí Microsoft

**Windows 11 na některých počítačích aktivují bezpečnostní funkci Integrita paměti. **Virtualizační funkce ale negativně ovlivňují herní výkon. **Pokud některé funkce vypnete, můžete tím herní výkon posílit.

Petr Urban
Windows 11Microsoft
Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

Facebook má nejspíš vaše telefonní číslo, i když jste mu ho nikdy nedali. Tímto tajným nástrojem ho můžete smazat

**Meta poskytuje nástroj na vymazání telefonních čísel a e-mailových adres z Facebooku a Instagramu **V minulosti Mark Zuckebrg popřel, že by Facebook vytvářel stínové profily **Metě teď můžete sebrat klíčové iddentifikátory, pořád o vás ale nejspíš ví mnoho dalšího

Petr Urban
MetaSledováníSociální sítě
Microsoft vydal Windows 11 verze 22H2. Jak aktualizovat hned teď?

Microsoft vydal Windows 11 verze 22H2. Jak aktualizovat hned teď?

**Aktualizace s názvem 2022 Update je od úterý od 19:00 oficiálně dostupná všem **Distribuce Windows 11 22H2 bude řízená, takže se může protáhnout na týdny až měsíce **Pokud máte kompatibilní počítač, rovnou na verzi 22H2 přejdete z Desítek

Petr Urban
Windows 11Windows UpdateMicrosoft
Powerfoyle je fotovoltaická vrstva, která vypadá jako dřevo, kůže nebo třeba plast. Už se prodává

Powerfoyle je fotovoltaická vrstva, která vypadá jako dřevo, kůže nebo třeba plast. Už se prodává

** Co kdyby fotovoltaický panel nevypadal jako fotovoltaický panel? ** Teď to zkouší švédský startup Exeger ** Vyrobil speciální vrstvu, kterou už mají první komerční produkty

Jakub Čížek
FotovoltaikaTechnologie
Zakázané názvy. Tyhle složky ve Windows nevytvoříte a můžou za to 70. léta

Zakázané názvy. Tyhle složky ve Windows nevytvoříte a můžou za to 70. léta

**Složky ve Windows si nepojmenujete libovolně. **Seznam rezervovaných názvů existuje kvůli kompatibilitě. **Kořeny této záležitosti sahají až do 70. let.

Petr Urban
Operační systémyWindows
Největší proměna Outlooku za dlouhá léta. Takhle bude nový pošťák vypadat

Největší proměna Outlooku za dlouhá léta. Takhle bude nový pošťák vypadat

**Outlook postavený na webovém základě už podporuje osobní účty Microsoft. **Testování se tak rozšiřuje na jednotlivce, program má však k dokončení stále daleko. **Za pár týdnů bude sjednoceným pošťákem nahrazena také Pošta.

Petr Urban
E-mailOutlookOutlook.comMicrosoft
Zuckerbergovo metaverzum je zatím tak špatné, že jej nechtějí používat ani jeho zaměstnanci

Zuckerbergovo metaverzum je zatím tak špatné, že jej nechtějí používat ani jeho zaměstnanci

**V interním oběžníku šéf metaverza v Metě přiznává, že jeho hlavní aplikaci nechtějí používat ani lidé z vývoje. **Horizon Worlds trpí řadou chyb, špatným výkonem nebo neslavně vypadající grafikou. **Ani po výzvě od šéfa metaverza zaměstnanci aplikaci příliš nepoužívají, takže je management musí donutit.

Petr Urban
MetametaverseVirtuální realita
Konec českého poskytovatele internetu v přímém přenosu. Připomíná to krachující energetické firmy
Lukáš Václavík
CETINPoskytovatelé internetuPřipojení k internetu
Jak nainstalovat Windows 11 na nekompatibilní počítač. Instalačku upraví každý

Jak nainstalovat Windows 11 na nekompatibilní počítač. Instalačku upraví každý

**Windows 11 můžete nainstalovat i na starší počítače, které nesplňují požadavky na hardware. **Instalace je ale na vlastní riziko, všechno nemusí fungovat správně. **Aby instalace proběhla, stačí si vytvořit upravené instalační médium.

Petr Urban
Windows 11Operační systémyMicrosoft