Кое е по-голямо, неутрон или протон? Строежът на атомите - елементарни частици на веществото, електрони, протони, неутрони

Протонът е стабилна частица от класа на адроните, ядрото на водороден атом.

Трудно е да се каже кое събитие трябва да се счита за откриването на протона: в крайна сметка като водороден йон той е известен отдавна. Създаването на планетарен модел на атома от Е. Ръдърфорд (1911), откриването на изотопи (Ф. Соди, Дж. Томсън, Ф. Астън, 1906-1919) и наблюдението на водородни ядра, избити от ядра от алфа частиците изиграха роля в откриването на протонния азот (E. Rutherford, 1919). През 1925 г. П. Блекет получава първите снимки на протонни следи в облачна камера (виж Детектори за ядрена радиация), потвърждавайки откритието за изкуствената трансформация на елементите. В тези експерименти β-частицата беше уловена от азотно ядро, което излъчи протон и се превърна в изотоп на кислород.

Заедно с неутроните протоните образуват атомните ядра на всички химически елементи, а броят на протоните в ядрото определя атомния номер на даден елемент. Протонът има положителен електрически заряд, равен на елементарния заряд, т.е. абсолютна стойностелектронен заряд. Това е тествано експериментално с точност от 10-21. Маса на протона mp = (938.2796 ± 0.0027) MeV или ~ 1.6-10-24 g, т.е. протонът е 1836 пъти по-тежък от електрона! СЪС модерна точкаОт гледна точка протонът не е истинска елементарна частица: той се състои от два u-кварка с електрически заряди +2/3 (в единици елементарен заряд) и един d-кварк с електрически заряд -1/3. Кварките са свързани помежду си чрез обмен на други хипотетични частици - глуони, кванти на полето, което носи силни взаимодействия. Данните от експерименти, в които се разглеждат процесите на разсейване на електрони върху протони, наистина показват наличието на точкови разсейващи центрове вътре в протоните. Тези експерименти са в известен смисъл много подобни на експериментите на Ръдърфорд, довели до откриването на атомното ядро. Като съставна частица, протонът има краен размер ~ 10-13 cm, въпреки че, разбира се, не може да бъде представен като твърда топка. По-скоро протонът прилича на облак с размита граница, състоящ се от създадени и унищожени виртуални частици, като всички адрони, участва във всяко от фундаменталните взаимодействия. И така. силните взаимодействия свързват протоните и неутроните в ядрата, електромагнитните взаимодействия свързват протоните и електроните в атомите. Примери за слаби взаимодействия са бета-разпадът на неутрон или вътрешноядрената трансформация на протон в неутрон с излъчване на позитрон и неутрино (за свободен протон такъв процес е невъзможен поради закона за запазване и трансформация на енергията, тъй като неутронът има малко по-голяма маса). Спинът на протона е 1/2. Адроните с полуцяло спин се наричат ​​бариони (от гръцка дума, което означава „тежък“). Барионите включват протона, неутрона, различни хиперони (?, ?, ?, ?) и редица частици с нови квантови числа, повечето от които все още не са открити. За характеризиране на барионите се въвежда специален номер-- барионен заряд, равен на 1 за бариони, - 1 -- за антибариони и O -- за всички останали частици. Барионният заряд не е източник на барионно поле; той е въведен само за описание на моделите, наблюдавани при реакции с частици. Тези модели се изразяват под формата на закона за запазване на барионния заряд: разликата между броя на барионите и антибарионите в системата се запазва при всякакви реакции. Запазването на барионния заряд прави невъзможно разпадането на протона, тъй като той е най-лекият от барионите. Този закон има емпиричен характер и, разбира се, трябва да бъде тестван експериментално. Точността на закона за запазване на заряда на бариона се характеризира със стабилността на протона, чиято експериментална оценка за живота дава стойност не по-малка от 1032 години.

В същото време теориите, които комбинират всички видове фундаментални взаимодействия, предсказват процеси, водещи до разрушаване на барионния заряд и разпадане на протона. Продължителността на живота на протона в такива теории не е много точно посочена: приблизително 1032 ± 2 години. Това време е огромно, то е в пъти по-дълго от съществуването на Вселената (~ 2*1010 години). Следователно протонът е практически стабилен, което направи възможно образуването на химични елементи и в крайна сметка появата на интелигентен живот. Въпреки това, търсенето на протонен разпад сега представлява един от най-важните задачиекспериментална физика. При живот на протона от ~ 1032 години в обем вода от 100 m3 (1 m3 съдържа ~ 1030 протона), трябва да се очаква един разпад на протон на година. Остава само да се регистрира този разпад. Откриването на протонния разпад ще бъде важна стъпка към правилното разбиране на единството на природните сили.

Неутронът е неутрална частица, принадлежаща към класа на адроните. Открит през 1932 г. от английския физик Дж. Чадуик. Заедно с протоните, неутроните са част от атомни ядра. Електрически заряднеутрон qn е равно на нула. Това се потвърждава от директни измервания на заряда от отклонението на неутронен лъч в силни електрически полета, което показа, че |qn|<10-20e (здесь е -- элементарный электрический заряд, т. е. абсолютная величина заряда электрона). Косвенные данные дают оценку |qn|< 2?10-22 е. Спин нейтрона равен 1/2. Как адрон с полуцелым спином, он относится к группе барионов. У каждого бариона есть античастица; антинейтрон был открыт в 1956 г. в опытах по рассеянию антипротонов на ядрах. Антинейтрон отличается от нейтрона знаком барионного заряда; у нейтрона, как и у протона, барионный заряд равен +1.Как и протон и прочие адроны, нейтрон не является истинно элементарной частицей: он состоит из одного u-кварка с электрическим зарядом +2/3 и двух d-кварков с зарядом - 1/3, связанных между собой глюонным полем.

Неутроните са стабилни само в стабилни атомни ядра. Свободният неутрон е нестабилна частица, която се разпада на протон (p), електрон (e-) и електронно антинеутрино. Животът на неутрона е (917?14) s, т.е. около 15 минути. В материята неутроните съществуват в свободна форма още по-малко поради силното им поглъщане от ядрата. Следователно те се срещат в природата или се произвеждат в лабораторията само в резултат на ядрени реакции.

Въз основа на енергийния баланс на различни ядрени реакции е определена разликата между масите на неутрона и протона: mn-mp(1.29344 ±0.00007) MeV. Като я сравним с масата на протона, получаваме масата на неутрона: mn = 939,5731 ± 0,0027 MeV; това съответства на mn ~ 1.6-10-24. Неутронът участва във всички видове фундаментални взаимодействия. Силните взаимодействия свързват неутроните и протоните в атомните ядра. Пример за слабо взаимодействие е бета-разпадът на неутрон.

Тази неутрална частица участва ли в електромагнитни взаимодействия? Неутронът има вътрешна структура и при обща неутралност в него има електрически токове, водещи по-специално до появата на магнитен момент в неутрона. С други думи, в магнитно поле неутронът се държи като стрелка на компас. Това е само един пример за неговото електромагнитно взаимодействие. Голям интерес предизвика търсенето на електродиполния момент на неутрона, за който беше получена горна граница. Тук най-ефективните експерименти бяха проведени от учени от Ленинградския институт по ядрена физика на Академията на науките на СССР; Търсенето на неутронния диполен момент е важно за разбирането на механизмите на нарушаване на инвариантността при обръщане на времето в микропроцесите.

Гравитационните взаимодействия на неутроните се наблюдават директно от тяхното падане в гравитационното поле на Земята.

Вече е приета конвенционална класификация на неутроните според тяхната кинетична енергия:

бавни неутрони (<105эВ, есть много их разновидностей),

бързи неутрони (105?108eV), високоенергийни (> 108eV).

Много бавните неутрони (10-7 eV), които се наричат ​​ултрастудени неутрони, имат много интересни свойства. Оказа се, че ултрастудените неутрони могат да се натрупват в „магнитни капани“ и техните завъртания дори могат да бъдат ориентирани в определена посока там. Използвайки магнитни полета със специална конфигурация, ултрастудените неутрони се изолират от абсорбиращите стени и могат да „живеят“ в капана, докато се разпаднат. Това позволява много фини експерименти за изследване на свойствата на неутроните. Друг метод за съхранение на ултрастудени неутрони се основава на техните вълнови свойства. Такива неутрони могат просто да се съхраняват в затворен „буркан“. Тази идея е изразена от съветския физик Я. Б. Зелдович в края на 1950 г., а първите резултати са получени в Дубна в Института за ядрени изследвания почти десетилетие по-късно.

Наскоро учените успяха да построят съд, в който ултрастудените неутрони живеят до естествения си разпад.

Свободните неутрони са в състояние активно да взаимодействат с атомните ядра, причинявайки ядрени реакции. В резултат на взаимодействието на бавните неутрони с материята могат да се наблюдават резонансни ефекти, дифракционно разсейване в кристали и др. Благодарение на тези свойства неутроните се използват широко в ядрената физика и физиката на твърдото тяло. Те играят важна роля в ядрената енергетика, в производството на трансуранови елементи и радиоактивни изотопи и намират практическо приложение в химичния анализ и геоложките проучвания.

Атомите са най-малките частици материя.
Ако увеличите ябълка със среден размер до размера на Земята, атомите ще станат само колкото ябълка. Въпреки тези малки размери, атомът се състои от още по-малки физически частици.
Трябва вече да сте запознати със структурата на атома от училищния курс по физика. И все пак, нека си припомним, че атомът съдържа ядро ​​и електрони, които се въртят около ядрото толкова бързо, че стават неразличими - образуват „електронен облак“ или електронната обвивка на атома.

Електрониобикновено се обозначава по следния начин: д − . Електрони д− много леки, почти безтегловни, но имат отрицателенелектрически заряд. То е равно на −1. Електрическият ток, който всички използваме, е поток от електрони, движещи се по жици.

Атомно ядро, в който е съсредоточена почти цялата му маса, се състои от частици от два вида - неутрони и протони.

неутрониозначен по следния начин: п 0 , А протониТака че: стр + .
По отношение на масата неутроните и протоните са почти еднакви - 1,675 10−24 g и 1,673 10−24 g.
Вярно е, че е много неудобно да се брои масата на такива малки частици в грамове, така че се изразява в въглеродни единици, всеки от които е равен на 1,673 · 10 −24 g.
За всяка частица, която получаваме относителна атомна маса, равно на частното от масата на атом (в грамове), разделено на масата на въглеродна единица. Относителните атомни маси на протона и неутрона са равни на 1, но зарядът на протоните е положителен и равен на +1, докато неутроните нямат заряд.

. Гатанки за атома

Атомът може да бъде сглобен „в ума“ от частици, като играчка или кола от части на детски конструктор. Необходимо е само да се спазват две важни условия.

• Първо условие: всеки тип атом има свой собствен собствен комплект"подробности" - елементарни частици. Например водородният атом определено ще има ядро ​​с положителен заряд +1, което означава, че със сигурност трябва да има един протон (и не повече).
  Водородният атом може също да съдържа неутрони. Повече за това в следващия параграф.
  Кислородният атом (поредният номер в периодичната таблица е 8) ще има заредено ядро осемположителни заряди (+8), което означава, че има осем протона. Тъй като масата на кислородния атом е 16 относителни единици, за да получим кислородно ядро, добавяме още 8 неутрона.
• Второ условиее, че всеки атом трябва да бъде електрически неутрален. За да направи това, то трябва да има достатъчно електрони, за да балансира заряда на ядрото. С други думи, броят на електроните в един атом е равен на броя на протонитев ядрото си, а също поредният номер на този елемент в периодичната система.

Както вече беше отбелязано, атомът се състои от три вида елементарни частици: протони, неутрони и електрони. Атомното ядро ​​е централната част на атома, състояща се от протони и неутрони. Протоните и неутроните имат общото наименование нуклон; Ядрото на най-простия атом - водородният атом - се състои от една елементарна частица - протон.

Диаметърът на ядрото на атома е приблизително 10-13 - 10-12 cm и е 0,0001 от диаметъра на атома. Но почти цялата маса на атома (99,95-99,98%) е концентрирана в ядрото. Ако беше възможно да се получи 1 cm3 чиста ядрена материя, нейната маса би била 100-200 милиона тона. Масата на ядрото на атома е няколко хиляди пъти по-голяма от масата на всички електрони, които изграждат атома.

Протон- елементарна частица, ядрото на водороден атом. Масата на протона е 1,6721 x 10-27 kg, което е 1836 пъти масата на електрона. Електрическият заряд е положителен и равен на 1,66 x 10-19 C. Кулонът е единица за електрически заряд, равна на количеството електричество, преминаващо през напречното сечение на проводник за време от 1 s при постоянен ток от 1 A ​​(ампер).

Всеки атом на всеки елемент съдържа определен брой протони в ядрото. Това число е постоянно за даден елемент и определя неговите физични и химични свойства. Тоест броят на протоните определя с какъв химичен елемент имаме работа. Например, ако в ядрото има един протон, това е водород, ако има 26 протона, това е желязо. Броят на протоните в атомното ядро ​​определя заряда на ядрото (зарядно число Z) и атомния номер на елемента в периодичната таблица на елементите D.I. Менделеев (атомен номер на елемента).

Неутрон- електрически неутрална частица с маса 1,6749 x 10-27 kg, 1839 пъти масата на електрона. Невронът в свободно състояние е нестабилна частица, независимо се превръща в протон с излъчване на електрон и антинеутрино. Времето на полуразпад на неутроните (времето, през което половината от първоначалния брой неутрони се разпада) е приблизително 12 минути. Въпреки това, в свързано състояние вътре в стабилни атомни ядра, той е стабилен. Общият брой нуклони (протони и неутрони) в ядрото се нарича масово число (атомна маса - А). Броят на неутроните, включени в ядрото, е равен на разликата между масовите и зарядните числа: N = A - Z.

Електрон- елементарна частица, носител на най-малка маса - 0,91095x10-27 g и най-малък електрически заряд - 1,6021x10-19 C. Това е отрицателно заредена частица. Броят на електроните в един атом е равен на броя на протоните в ядрото, т.е. атомът е електрически неутрален.

Позитрон- елементарна частица с положителен електрически заряд, античастица по отношение на електрона. Масите на електрона и позитрона са равни, а електрическите заряди са равни по абсолютна стойност, но противоположни по знак.

Различните видове ядра се наричат ​​нуклиди. Нуклидът е вид атом с определен брой протони и неутрони. В природата има атоми на един и същи елемент с различни атомни маси (масови числа):
, Cl и др. Ядрата на тези атоми съдържат еднакъв брой протони, но различен брой неутрони. Наричат ​​се разновидности на атоми на един и същ елемент, които имат еднакъв ядрен заряд, но различни масови числа изотопи . Имайки еднакъв брой протони, но различни по броя на неутроните, изотопите имат еднаква структура на електронни обвивки, т.е. много сходни химични свойства и заемат едно и също място в периодичната таблица на химичните елементи.

Те се обозначават със символа на съответния химичен елемент с индекс А, разположен горе вляво - масовото число, понякога долу вляво се дава и броят на протоните (Z). Например радиоактивните изотопи на фосфора се обозначават съответно 32P, 33P или P и P. При обозначаване на изотоп без посочване на символа на елемента, масовото число се дава след обозначението на елемента, например фосфор - 32, фосфор - 33.

Повечето химични елементи имат няколко изотопа. В допълнение към водородния изотоп 1Н-протий са известни тежък водород 2Н-деутерий и свръхтежък водород 3Н-тритий. Уранът има 11 изотопа; в природните съединения има три (уран 238, уран 235, уран 233). Те имат съответно 92 протона и 146,143 и 141 неутрона.

В момента са известни повече от 1900 изотопа на 108 химични елемента. От тях естествените изотопи включват всички стабилни (около 280 от тях) и естествени изотопи, които са част от радиоактивни семейства (46 от тях). Останалите са класифицирани като изкуствени, те са получени изкуствено в резултат на различни ядрени реакции.

Терминът „изотопи“ трябва да се използва само когато говорим за атоми на един и същи елемент, например въглерод 12C и 14C. Ако се имат предвид атоми на различни химични елементи, се препоръчва да се използва терминът „нуклиди“, например радионуклиди 90Sr, 131J, 137Cs.

Нека поговорим за това как да намерим протони, неутрони и електрони. В атома има три вида елементарни частици, всяка със свой елементарен заряд и маса.

Основна структура

За да разберете как да намерите протони, неутрони и електрони, представете си, че това е основната част от атома. Вътре в ядрото има протони и неутрони, наречени нуклони. Вътре в ядрото тези частици могат да се трансформират една в друга.

Например, за да намерите протони, неутрони и електрони в клетка, трябва да знаете нейния сериен номер. Ако вземем предвид, че именно този елемент оглавява периодичната таблица, тогава ядрото му съдържа един протон.

Диаметърът на атомното ядро ​​е десет хилядна от общия размер на атома. Той съдържа по-голямата част от целия атом. Масата на ядрото е хиляди пъти по-голяма от сбора на всички електрони, присъстващи в атома.

Характеристики на частиците

Нека да разгледаме как да намерим протони, неутрони и електрони в атом и да научим за техните характеристики. Протонът е този, който съответства на ядрото на водороден атом. Масата му надвишава електрона 1836 пъти. За определяне на единицата електричество, преминаващо през проводник с дадено напречно сечение, се използва електрически заряд.

Всеки атом има определен брой протони в ядрото си. Тя е постоянна величина и характеризира химичните и физичните свойства на даден елемент.

Как да намерим протони, неутрони и електрони във въглероден атом? Атомният номер на този химичен елемент е 6, следователно ядрото съдържа шест протона. Според планетарната система шест електрона се движат в орбити около ядрото. За да определим броя на неутроните от въглеродната стойност (12), извадете броя на протоните (6), получаваме шест неутрона.

За железен атом броят на протоните съответства на 26, т.е. този елемент има 26-ти атомен номер в периодичната таблица.

Неутронът е електрически неутрална частица, нестабилна в свободно състояние. Неутронът може спонтанно да се трансформира в положително зареден протон, излъчвайки антинеутрино и електрон. Средният му полуживот е 12 минути. Масовото число е общият брой на протоните и неутроните в ядрото на атома. Нека се опитаме да разберем как да намерим протони, неутрони и електрони в йон? Ако един атом по време на химическо взаимодействие с друг елемент придобие положително състояние на окисление, тогава броят на протоните и неутроните в него не се променя, само електроните стават по-малко.

Заключение

Имаше няколко теории относно структурата на атома, но нито една от тях не беше жизнеспособна. Преди версията, създадена от Ръдърфорд, не е имало подробно обяснение за местоположението на протоните и неутроните вътре в ядрото, както и за въртенето в кръгови орбити на електроните. След появата на теорията за планетарната структура на атома изследователите имаха възможност не само да определят броя на елементарните частици в атома, но и да предскажат физичните и химичните свойства на конкретен химичен елемент.

Много хора знаят добре от училище, че всички вещества се състоят от атоми. Атомите от своя страна се състоят от протони и неутрони, които образуват ядрото от атоми и електрони, разположени на известно разстояние от ядрото. Мнозина също са чували, че светлината също се състои от частици - фотони. Светът на частиците обаче не се ограничава до това. Към днешна дата са известни повече от 400 различни елементарни частици. Нека се опитаме да разберем как елементарните частици се различават една от друга.

Има много параметри, по които елементарните частици могат да бъдат разграничени една от друга:

• Тегло.
• Електрически заряд.
• Време на живот. Почти всички елементарни частици имат ограничен живот, след което се разпадат.
• Завъртете. Може да се разглежда, много приблизително, като ротационен момент.

Още няколко параметъра, или както обикновено се наричат ​​в науката за квантовите числа. Тези параметри не винаги имат ясно физическо значение, но са необходими, за да се разграничи една частица от друга. Всички тези допълнителни параметри се въвеждат като някакви величини, които се запазват при взаимодействието.

Почти всички частици имат маса, с изключение на фотоните и неутриното (според последните данни неутриното има маса, но толкова малка, че често се смята за нула). Без маса частиците могат да съществуват само в движение. Всички частици имат различни маси. Електронът има най-малка маса, без да се брои неутриното. Частиците, наречени мезони, имат маса 300-400 пъти по-голяма от масата на електрона, протонът и неутронът са почти 2000 пъти по-тежки от електрона. Вече са открити частици, които са почти 100 пъти по-тежки от протон. Маса (или нейният енергиен еквивалент според формулата на Айнщайн:

се запазва при всички взаимодействия на елементарните частици.

Не всички частици имат електрически заряд, което означава, че не всички частици са способни да участват в електромагнитно взаимодействие. Всички свободно съществуващи частици имат електрически заряд, който е кратен на заряда на електрона. В допълнение към свободно съществуващите частици има и частици, които са само в свързано състояние, за тях ще говорим малко по-късно.

Спинът, подобно на други квантови числа, е различен за различните частици и характеризира тяхната уникалност. Някои квантови числа се запазват при някои взаимодействия, други при други. Всички тези квантови числа определят кои частици с кои взаимодействат и как.

Времето на живот също е много важна характеристика на частицата и ще я разгледаме по-подробно. Да започнем с една бележка. Както казахме в началото на статията, всичко, което ни заобикаля, се състои от атоми (електрони, протони и неутрони) и светлина (фотони). И къде тогава са стотици различни видове елементарни частици? Отговорът е прост - навсякъде около нас, но не го забелязваме по две причини.

Първият от тях е, че почти всички други частици живеят много кратко, приблизително 10 на степен минус 10 секунди или по-малко, и следователно не образуват такива структури като атоми, кристални решетки и т.н. Втората причина се отнася до неутрино; въпреки че тези частици не се разпадат, те са обект само на слаби и гравитационни взаимодействия. Това означава, че тези частици взаимодействат толкова малко, че е почти невъзможно да бъдат открити.

Нека визуализираме колко добре взаимодейства една частица. Например, потокът от електрони може да бъде спрян от доста тънък лист стомана, от порядъка на няколко милиметра. Това ще се случи, защото електроните веднага ще започнат да взаимодействат с частиците на стоманения лист, рязко ще променят посоката си, ще излъчват фотони и по този начин ще губят енергия доста бързо. Това не е случаят с потока неутрино; те могат да преминат през Земята почти без взаимодействия. И затова е много трудно да ги открием.

И така, повечето частици живеят много кратко време, след което се разпадат. Разпадът на частиците е най-често срещаната реакция. В резултат на разпадането една частица се разпада на няколко други с по-малка маса, а те от своя страна се разпадат допълнително. Всички разпади се подчиняват на определени правила - закони за запазване. Така, например, в резултат на разпадане трябва да се запазят електрическият заряд, масата, спинът и редица други квантови числа. Някои квантови числа могат да се променят по време на разпадане, но също така подлежат на определени правила. Това са правилата на разпадане, които ни казват, че електронът и протонът са стабилни частици. Те вече не могат да се разлагат, подчинени на правилата на разпадането, и следователно те са тези, които слагат край на веригите на разпадане.

Тук бих искал да кажа няколко думи за неутрона. Свободният неутрон също се разпада на протон и електрон за около 15 минути. Това обаче не се случва, когато неутронът е в атомното ядро. Този факт може да се обясни по различни начини. Например, когато електрон и допълнителен протон от разпадащ се неутрон се появят в ядрото на атома, незабавно настъпва обратна реакция - един от протоните поглъща електрон и се превръща в неутрон. Тази картина се нарича динамично равновесие. Той е наблюдаван във Вселената на ранен етап от нейното развитие, малко след големия взрив.

Освен реакциите на разпадане има и реакции на разсейване – когато две или повече частици си взаимодействат едновременно и в резултат на това се получават една или повече други частици. Има и реакции на абсорбция, когато две или повече частици произвеждат една. Всички реакции възникват в резултат на силни слаби или електромагнитни взаимодействия. Реакциите, дължащи се на силно взаимодействие, са най-бързи; времето на такава реакция може да достигне 10 минус 20 секунди. Скоростта на реакциите, възникващи поради електромагнитно взаимодействие, е по-ниска; тук времето може да бъде около 10 минус 8 секунди. За слаби реакции на взаимодействие времето може да достигне десетки секунди, а понякога и години.

В края на историята за частиците, нека поговорим за кварките. Кварките са елементарни частици, които имат електрически заряд, кратен на една трета от заряда на електрона, и които не могат да съществуват в свободно състояние. Тяхното взаимодействие е подредено по такъв начин, че те могат да живеят само като част от нещо. Например, комбинация от три кварка от определен тип образува протон. Друга комбинация произвежда неутрон. Известни са общо 6 кварка. Различните им комбинации ни дават различни частици и въпреки че не всички комбинации от кварки са разрешени от физическите закони, има доста частици, съставени от кварки.

Тук може да възникне въпросът: как може един протон да се нарече елементарен, ако се състои от кварки? Много е просто - протонът е елементарен, тъй като не може да бъде разделен на съставните си части - кварки. Всички частици, които участват в силното взаимодействие, се състоят от кварки и в същото време са елементарни.

Разбирането на взаимодействията на елементарните частици е много важно за разбирането на структурата на Вселената. Всичко, което се случва с макротелата, е резултат от взаимодействието на частиците. Това е взаимодействието на частиците, което описва растежа на дърветата на земята, реакциите във вътрешността на звездите, радиацията от неутронни звезди и много други.