Što je veće, neutron ili proton? Struktura atoma - elementarne čestice materije, elektroni, protoni, neutroni

Proton je stabilna čestica iz klase hadrona, jezgra atoma vodika.

Teško je reći koji događaj treba smatrati otkrićem protona: na kraju krajeva, kao vodikov ion, poznat je već dugo vremena. Stvaranje planetarnog modela atoma od strane E. Rutherforda (1911), otkriće izotopa (F. Soddy, J. Thomson, F. Aston, 1906-1919) i posmatranje jezgara vodika izbačenih iz jezgara od strane alfa čestice su imale ulogu u otkriću protonskog azota (E. Rutherford, 1919). Godine 1925. P. Blackett je primio prve fotografije protonskih tragova u komori oblaka (vidi Detektori nuklearnog zračenja), potvrđujući otkriće umjetne transformacije elemenata. U ovim eksperimentima, β-čestica je zarobljena jezgrom dušika, koje je emitiralo proton i pretvorilo se u izotop kisika.

Zajedno s neutronima, protoni čine atomska jezgra svih hemijski elementi, a broj protona u jezgru određuje atomski broj datog elementa. Proton ima pozitivan električni naboj jednak elementarnom naboju, tj. apsolutna vrijednost naelektrisanje elektrona. Ovo je eksperimentalno testirano sa tačnošću od 10-21. Masa protona mp = (938,2796 ± 0,0027) MeV ili ~ 1,6-10-24 g, tj. proton je 1836 puta teži od elektrona! WITH moderna tačka Iz perspektive, proton nije prava elementarna čestica: sastoji se od dva u-kvarka sa električnim nabojem +2/3 (u jedinicama elementarnog naboja) i jednog d-kvarka sa električnim nabojem -1/3. Kvarkovi su međusobno povezani razmjenom drugih hipotetičkih čestica - gluona, kvanta polja koje nosi snažne interakcije. Podaci iz eksperimenata u kojima su razmatrani procesi rasejanja elektrona na protonima zaista ukazuju na prisustvo centara rasejanja tačaka unutar protona. Ovi eksperimenti su u određenom smislu vrlo slični Rutherfordovim eksperimentima koji su doveli do otkrića atomskog jezgra. Budući da je kompozitna čestica, proton ima konačnu veličinu od ~ 10-13 cm, iako se, naravno, ne može predstaviti kao čvrsta lopta. Umjesto toga, proton liči na oblak sa nejasnom granicom, koji se sastoji od stvorenih i poništenih virtuelnih čestica.Proton, kao i svi hadroni, učestvuje u svakoj od fundamentalnih interakcija. Dakle. jake interakcije vezuju protone i neutrone u jezgrima, elektromagnetne interakcije vežu protone i elektrone u atomima. Primjeri slabih interakcija su beta raspad neutrona ili intranuklearna transformacija protona u neutron uz emisiju pozitrona i neutrina (za slobodni proton takav proces je nemoguć zbog zakona održanja i transformacije energije, pošto neutron ima nešto veću masu). Spin protona je 1/2. Hadroni sa polucijelim spinom nazivaju se barioni (od grčka riječ, što znači „težak“). Barioni uključuju proton, neutron, razne hiperone (?, ?, ?, ?) i brojne čestice s novim kvantnim brojevima, od kojih većina još uvijek nije otkrivena. Za karakterizaciju bariona uvodi se poseban broj-- barionski naboj, jednak 1 za barione, - 1 -- za antibarione i O -- za sve ostale čestice. Barionski naboj nije izvor barionskog polja; uveden je samo da bi se opisali uzorci uočeni u reakcijama sa česticama. Ovi obrasci su izraženi u obliku zakona održanja barionskog naboja: razlika između broja bariona i antibariona u sistemu je očuvana u bilo kojoj reakciji. Očuvanje naboja bariona onemogućava raspad protona, jer je najlakši od bariona. Ovaj zakon je empirijske prirode i, naravno, mora biti testiran eksperimentalno. Tačnost zakona održanja barionskog naboja karakterizira stabilnost protona, čija eksperimentalna procjena za životni vijek daje vrijednost ne manju od 1032 godine.

U isto vrijeme, teorije koje kombinuju sve vrste fundamentalnih interakcija predviđaju procese koji dovode do prekida barionskog naboja i raspada protona. Životni vijek protona u takvim teorijama nije baš precizno naznačen: otprilike 1032 ± 2 godine. Ovo vrijeme je ogromno, višestruko je duže od postojanja Univerzuma (~ 2*1010 godina). Zbog toga je proton praktično stabilan, što je omogućilo formiranje hemijskih elemenata i na kraju nastanak inteligentnog života. Međutim, potraga za raspadom protona sada predstavlja jedan od najvažniji zadaci eksperimentalna fizika. Sa životnim vijekom protona od ~ 1032 godine u zapremini vode od 100 m3 (1 m3 sadrži ~ 1030 protona), treba očekivati ​​jedno raspadanje protona godišnje. Ostaje samo da se registruje ovo raspadanje. Otkriće protonskog raspada bit će važan korak ka ispravnom razumijevanju jedinstva prirodnih sila.

Neutron je neutralna čestica koja pripada klasi adrona. Otkrio 1932. godine engleski fizičar J. Chadwick. Zajedno s protonima, dio su i neutroni atomska jezgra. Električno punjenje neutron qn je jednak nuli. To potvrđuju direktna mjerenja naboja od skretanja neutronskog snopa u jakim električnim poljima, koja su pokazala da |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.

Neutroni su stabilni samo u stabilnim atomskim jezgrama. Slobodni neutron je nestabilna čestica koja se raspada na proton (p), elektron (e-) i elektronski antineutrino. Životni vijek neutrona je (917?14) s, odnosno oko 15 minuta. U materiji, neutroni postoje u slobodnom obliku još manje zbog njihove jake apsorpcije jezgrama. Stoga se javljaju u prirodi ili se proizvode u laboratoriju samo kao rezultat nuklearnih reakcija.

Na osnovu energetskog bilansa različitih nuklearnih reakcija određena je razlika između masa neutrona i protona: mn-mp(1,29344 ±0,00007) MeV. Poređenjem sa masom protona dobijamo masu neutrona: mn = 939,5731 ± 0,0027 MeV; ovo odgovara mn ~ 1,6-10-24.Neutron učestvuje u svim vrstama fundamentalnih interakcija. Snažne interakcije vezuju neutrone i protone u atomskim jezgrama. Primjer slabe interakcije je beta raspad neutrona.

Da li ova neutralna čestica učestvuje u elektromagnetnim interakcijama? Neutron ima unutrašnju strukturu, a uz opću neutralnost, u njemu postoje električne struje, što posebno dovodi do pojave magnetskog momenta u neutronu. Drugim riječima, u magnetskom polju, neutron se ponaša kao igla kompasa. Ovo je samo jedan primjer njegove elektromagnetne interakcije. Potraga za električnim dipolnim momentom neutrona, za koju je dobijena gornja granica, izazvala je veliko interesovanje. Ovde su najefikasnije eksperimente izveli naučnici sa Lenjingradskog instituta za nuklearnu fiziku Akademije nauka SSSR; Potraga za neutronskim dipolnim momentom je važna za razumijevanje mehanizama narušavanja invarijantnosti pri preokretu vremena u mikroprocesima.

Gravitacione interakcije neutrona su posmatrane direktno iz njihovog upada u Zemljino gravitaciono polje.

Sada je prihvaćena konvencionalna klasifikacija neutrona prema njihovoj kinetičkoj energiji:

spori neutroni (<105эВ, есть много их разновидностей),

brzi neutroni (105?108eV), visokoenergetski (> 108eV).

Vrlo spori neutroni (10-7 eV), koji se nazivaju ultrahladni neutroni, imaju vrlo interesantna svojstva. Pokazalo se da se ultrahladni neutroni mogu akumulirati u "magnetnim zamkama" i tamo se njihovi spinovi čak mogu orijentisati u određenom smjeru. Koristeći magnetna polja posebne konfiguracije, ultrahladni neutroni se izoluju od upijajućih zidova i mogu "živjeti" u zamci dok se ne raspadnu. Ovo omogućava mnoge suptilne eksperimente za proučavanje svojstava neutrona. Druga metoda za skladištenje ultrahladnih neutrona zasniva se na njihovim valnim svojstvima. Takvi neutroni se jednostavno mogu pohraniti u zatvorenu „teglu“. Ovu ideju je izneo sovjetski fizičar Ya. B. Zeldovich kasnih 1950-ih, a prvi rezultati su dobijeni u Dubni na Institutu za nuklearna istraživanja skoro deceniju kasnije.

Nedavno su naučnici uspjeli da naprave posudu u kojoj ultrahladni neutroni žive do svog prirodnog raspada.

Slobodni neutroni mogu aktivno stupati u interakciju s atomskim jezgrama, uzrokujući nuklearne reakcije. Kao rezultat interakcije sporih neutrona sa materijom, mogu se uočiti efekti rezonancije, difrakcijsko rasipanje u kristalima, itd. Zbog ovih svojstava, neutroni se široko koriste u nuklearnoj fizici i fizici čvrstog stanja. Oni igraju važnu ulogu u nuklearnoj energiji, u proizvodnji transuranijumskih elemenata i radioaktivnih izotopa, te nalaze praktičnu primjenu u kemijskoj analizi i geološkim istraživanjima.

Atomi su najmanje čestice materije.
Ako jabuku prosječne veličine povećate na veličinu Zemlje, atomi će postati samo veličine jabuke. Uprkos tako malim dimenzijama, atom se sastoji od još manjih fizičkih čestica.
Trebalo bi da ste već upoznati sa strukturom atoma iz školskog predmeta fizike. Pa ipak, podsjetimo da atom sadrži jezgro i elektrone, koji se rotiraju oko jezgre tako brzo da se ne mogu razlikovati - formiraju "elektronski oblak", ili elektronsku ljusku atoma.

Elektroni obično se označava na sljedeći način: e − . Elektroni e− vrlo lagani, gotovo bestežinski, ali imaju negativan električni naboj. Jednako je sa −1. Električna struja koju svi koristimo je tok elektrona koji teče u žicama.

Atomsko jezgro, u kojem je koncentrirana gotovo sva njegova masa, sastoji se od čestica dvije vrste - neutrona i protona.

Neutroni označeno kako slijedi: n 0 , A protona dakle: str + .
U smislu mase, neutroni i protoni su skoro isti - 1,675 10−24 g i 1,673 10−24 g.
Istina, vrlo je nezgodno brojati masu tako malih čestica u gramima, pa se ona izražava u ugljenične jedinice, od kojih je svaki jednak 1,673 10 −24 g.
Za svaku česticu dobijemo relativna atomska masa, jednak količniku mase atoma (u gramima) podijeljen s masom jedinice ugljika. Relativna atomska masa protona i neutrona jednaka je 1, ali je naboj protona pozitivan i jednak +1, dok neutroni nemaju naboj.

. Zagonetke o atomu

Atom se može sastaviti "u umu" od čestica, poput igračke ili automobila od dijelova dječjeg konstrukcionog seta. Potrebno je samo poštovati dva važna uslova.

• Prvi uslov: svaka vrsta atoma ima svoje sopstveni set"detalji" - elementarne čestice. Na primjer, atom vodika će definitivno imati jezgro s pozitivnim nabojem od +1, što znači da sigurno mora imati jedan proton (i ne više).
  Atom vodonika također može sadržavati neutrone. Više o tome u sljedećem paragrafu.
  Atom kiseonika (serijski broj u periodnom sistemu je 8) imaće naelektrisano jezgro osam pozitivni naboji (+8), što znači da ima osam protona. Pošto je masa atoma kiseonika 16 relativnih jedinica, da bismo dobili jezgro kiseonika, dodajemo još 8 neutrona.
• Drugi uslov je da svaki atom treba da bude električno neutralan. Da bi to učinio, mora imati dovoljno elektrona da uravnoteži naboj jezgra. Drugim riječima, broj elektrona u atomu jednak je broju protona u svojoj srži, a takođe redni broj ovog elementa u periodnom sistemu.

Kao što je već rečeno, atom se sastoji od tri vrste elementarnih čestica: protona, neutrona i elektrona. Atomsko jezgro je središnji dio atoma koji se sastoji od protona i neutrona. Protoni i neutroni imaju zajednički naziv nukleon; mogu se transformirati jedan u drugi u jezgru. Jezgro najjednostavnijeg atoma - atoma vodika - sastoji se od jedne elementarne čestice - protona.

Prečnik jezgra atoma je približno 10-13 - 10-12 cm i iznosi 0,0001 prečnika atoma. Međutim, gotovo cijela masa atoma (99,95-99,98%) je koncentrisana u jezgru. Kada bi se moglo dobiti 1 cm3 čiste nuklearne materije, njena masa bi bila 100-200 miliona tona. Masa jezgra atoma je nekoliko hiljada puta veća od mase svih elektrona koji čine atom.

Proton- elementarna čestica, jezgro atoma vodonika. Masa protona je 1,6721 x 10-27 kg, što je 1836 puta više od mase elektrona. Električni naboj je pozitivan i jednak je 1,66 x 10-19 C. Kulon je jedinica električnog naboja jednaka količini električne energije koja prođe kroz poprečni presjek provodnika u vremenu od 1 s pri konstantnoj struji od 1 A (amper).

Svaki atom bilo kojeg elementa sadrži određeni broj protona u jezgri. Ovaj broj je konstantan za dati element i određuje njegova fizička i hemijska svojstva. Odnosno, broj protona određuje s kojim hemijskim elementom imamo posla. Na primjer, ako postoji jedan proton u jezgru, to je vodonik, ako ima 26 protona, to je željezo. Broj protona u atomskom jezgru određuje naboj jezgra (broj naboja Z) i atomski broj elementa u periodnom sistemu elemenata D.I. Mendeljejev (atomski broj elementa).

Neutron- električki neutralna čestica mase 1,6749 x 10-27 kg, 1839 puta veća od mase elektrona. Neuron u slobodnom stanju je nestabilna čestica; nezavisno se pretvara u proton emisijom elektrona i antineutrina. Poluživot neutrona (vrijeme tokom kojeg se raspada polovina prvobitnog broja neutrona) je otprilike 12 minuta. Međutim, u vezanom stanju unutar stabilnih atomskih jezgara, on je stabilan. Ukupan broj nukleona (protona i neutrona) u jezgru naziva se maseni broj (atomska masa - A). Broj neutrona uključenih u jezgro jednak je razlici između broja mase i naboja: N = A - Z.

Elektron- elementarna čestica, nosilac najmanje mase - 0,91095x10-27 g i najmanjeg električnog naboja - 1,6021x10-19 C. Ovo je negativno nabijena čestica. Broj elektrona u atomu jednak je broju protona u jezgru, tj. atom je električno neutralan.

Positron- elementarna čestica sa pozitivnim električnim nabojem, antičestica u odnosu na elektron. Mase elektrona i pozitrona su jednake, a električni naboji su jednaki po apsolutnoj vrijednosti, ali suprotnog predznaka.

Različite vrste jezgara nazivaju se nuklidi. Nuklid je vrsta atoma sa datim brojem protona i neutrona. U prirodi postoje atomi istog elementa s različitim atomskim masama (masenim brojevima):
, Cl, itd. Jezgra ovih atoma sadrže isti broj protona, ali različit broj neutrona. Zovu se varijante atoma istog elementa koji imaju isti nuklearni naboj, ali različite masene brojeve izotopi . Imajući isti broj protona, ali se razlikuju po broju neutrona, izotopi imaju istu strukturu elektronskih omotača, tj. veoma sličnih hemijskih svojstava i zauzimaju isto mesto u periodnom sistemu hemijskih elemenata.

Označeni su simbolom odgovarajućeg hemijskog elementa sa indeksom A koji se nalazi u gornjem levom uglu - maseni broj, ponekad je i broj protona (Z) dat dole levo. Na primjer, radioaktivni izotopi fosfora su označeni kao 32P, 33P, odnosno P i P. Prilikom označavanja izotopa bez označavanja simbola elementa, maseni broj se daje nakon oznake elementa, na primjer, fosfor - 32, fosfor - 33.

Većina hemijskih elemenata ima nekoliko izotopa. Pored izotopa vodonika 1H-procijum, poznati su teški vodonik 2H-deuterijum i superteški vodonik 3H-tricijum. Uranijum ima 11 izotopa; u prirodnim jedinjenjima postoje tri (uranijum 238, uranijum 235, uranijum 233). Imaju 92 protona i 146,143 i 141 neutron, respektivno.

Trenutno je poznato više od 1900 izotopa 108 hemijskih elemenata. Od toga, prirodni izotopi uključuju sve stabilne (njih oko 280) i prirodne izotope koji su dio radioaktivnih porodica (njih 46). Ostali su klasificirani kao umjetni, dobiveni su umjetno kao rezultat različitih nuklearnih reakcija.

Izraz "izotopi" treba koristiti samo kada govorimo o atomima istog elementa, na primjer, ugljika 12C i 14C. Ako se misli na atome različitih hemijskih elemenata, preporučuje se upotreba termina „nuklidi“, na primer radionuklidi 90Sr, 131J, 137Cs.

Hajde da razgovaramo o tome kako pronaći protone, neutrone i elektrone. Postoje tri vrste elementarnih čestica u atomu, svaka sa svojim elementarnim nabojem i masom.

Struktura jezgra

Da biste razumjeli kako pronaći protone, neutrone i elektrone, zamislite da je to glavni dio atoma. Unutar jezgra su protoni i neutroni koji se nazivaju nukleoni. Unutar jezgre, ove čestice se mogu transformirati jedna u drugu.

Na primjer, da biste pronašli protone, neutrone i elektrone u jednom, morate znati njegov serijski broj. Ako uzmemo u obzir da je upravo ovaj element na čelu periodnog sistema, onda njegovo jezgro sadrži jedan proton.

Promjer atomskog jezgra je desethiljaditi dio ukupne veličine atoma. Sadrži najveći dio cijelog atoma. Masa jezgra je hiljadama puta veća od zbira svih elektrona prisutnih u atomu.

Karakteristike čestica

Pogledajmo kako pronaći protone, neutrone i elektrone u atomu i naučiti o njihovim karakteristikama. Proton je onaj koji odgovara jezgru atoma vodika. Njegova masa premašuje elektron za 1836 puta. Da bi se odredila jedinica električne energije koja prolazi kroz vodič zadanog poprečnog presjeka, koristi se električni naboj.

Svaki atom ima određeni broj protona u svom jezgru. To je konstantna vrijednost i karakterizira kemijska i fizička svojstva datog elementa.

Kako pronaći protone, neutrone i elektrone u atomu ugljika? Atomski broj ovog hemijskog elementa je 6, dakle, jezgro sadrži šest protona. Prema planetarnom sistemu, šest elektrona se kreće po orbitama oko jezgra. Da bismo odredili broj neutrona od vrijednosti ugljika (12), oduzimamo broj protona (6), dobivamo šest neutrona.

Za atom željeza, broj protona odgovara 26, odnosno ovaj element ima 26. atomski broj u periodnoj tablici.

Neutron je električki neutralna čestica, nestabilna u slobodnom stanju. Neutron se može spontano transformirati u pozitivno nabijeni proton, emitujući antineutrino i elektron. Njegovo prosječno poluvrijeme je 12 minuta. Maseni broj je ukupan broj protona i neutrona unutar jezgra atoma. Hajde da pokušamo da shvatimo kako pronaći protone, neutrone i elektrone u jonu? Ako atom, tijekom kemijske interakcije s drugim elementom, dobije pozitivno oksidacijsko stanje, tada se broj protona i neutrona u njemu ne mijenja, samo elektroni postaju manji.

Zaključak

Postojalo je nekoliko teorija o strukturi atoma, ali nijedna od njih nije bila održiva. Prije verzije koju je napravio Rutherford, nije bilo detaljnog objašnjenja lokacije protona i neutrona unutar jezgre, kao ni rotacije elektrona u kružnim orbitama. Nakon pojave teorije planetarne strukture atoma, istraživači su imali priliku ne samo da odrede broj elementarnih čestica u atomu, već i da predvide fizička i hemijska svojstva određenog hemijskog elementa.

Mnogi ljudi iz škole dobro znaju da se sve supstance sastoje od atoma. Atomi se, pak, sastoje od protona i neutrona koji čine jezgro atoma i elektrona koji se nalaze na određenoj udaljenosti od jezgre. Mnogi su čuli i da se svjetlost sastoji i od čestica - fotona. Međutim, svijet čestica nije ograničen na ovo. Do danas je poznato više od 400 različitih elementarnih čestica. Pokušajmo razumjeti kako se elementarne čestice razlikuju jedna od druge.

Postoji mnogo parametara po kojima se elementarne čestice mogu razlikovati jedna od druge:

• Težina.
• Električno punjenje.
• Životni vijek. Gotovo sve elementarne čestice imaju ograničen životni vijek, nakon čega se raspadaju.
• Spin. Može se smatrati, vrlo približno, kao rotacijski moment.

Još nekoliko parametara, ili kako ih obično nazivaju u nauci o kvantnim brojevima. Ovi parametri nemaju uvijek jasno fizičko značenje, ali su potrebni da bi se neke čestice razlikovale od drugih. Svi ovi dodatni parametri se uvode kao neke veličine koje se čuvaju u interakciji.

Gotovo sve čestice imaju masu, osim fotona i neutrina (prema najnovijim podacima, neutrini imaju masu, ali toliko malu da se često smatra nulom). Bez mase čestice mogu postojati samo u pokretu. Sve čestice imaju različite mase. Elektron ima najmanju masu, ne računajući neutrino. Čestice koje se nazivaju mezoni imaju masu 300-400 puta veću od mase elektrona, proton i neutron su skoro 2000 puta teži od elektrona. Sada su otkrivene čestice koje su skoro 100 puta teže od protona. Masa (ili njen energetski ekvivalent prema Einsteinovoj formuli:

je očuvan u svim interakcijama elementarnih čestica.

Nemaju sve čestice električni naboj, što znači da nisu sve čestice sposobne da učestvuju u elektromagnetnoj interakciji. Sve slobodno postojeće čestice imaju električni naboj koji je višestruki od naboja elektrona. Pored slobodno postojećih čestica, postoje i čestice koje su samo u vezanom stanju, o njima ćemo nešto kasnije.

Spin je, kao i drugi kvantni brojevi, različit za različite čestice i karakterizira njihovu jedinstvenost. Neki kvantni brojevi su očuvani u nekim interakcijama, neki u drugim. Svi ovi kvantni brojevi određuju koje čestice s kojim stupaju u interakciju i kako.

Životni vijek je također vrlo važna karakteristika čestice, a mi ćemo je detaljnije razmotriti. Počnimo s napomenom. Kao što smo rekli na početku članka, sve što nas okružuje sastoji se od atoma (elektrona, protona i neutrona) i svjetlosti (fotona). A gdje su onda stotine različitih tipova elementarnih čestica? Odgovor je jednostavan - svuda oko nas, ali to ne primjećujemo iz dva razloga.

Prvi od njih je da gotovo sve ostale čestice žive vrlo kratko, otprilike 10 do minus 10 stepena sekunde ili manje, te stoga ne formiraju takve strukture kao što su atomi, kristalne rešetke itd. Drugi razlog se tiče neutrina; iako se ove čestice ne raspadaju, one su podložne samo slabim i gravitacionim interakcijama. To znači da te čestice međusobno djeluju tako malo da ih je gotovo nemoguće otkriti.

Hajde da vizualizujemo koliko dobro čestica interaguje. Na primjer, protok elektrona može se zaustaviti prilično tankim čeličnim limom, reda veličine nekoliko milimetara. To će se dogoditi jer će elektroni odmah početi komunicirati s česticama čeličnog lima, naglo će promijeniti smjer, emitirati fotone i tako brzo izgubiti energiju. To nije slučaj sa protokom neutrina, oni mogu proći kroz Zemlju gotovo bez interakcija. I stoga ih je vrlo teško otkriti.

Dakle, većina čestica živi vrlo kratko, nakon čega se raspadaju. Raspadi čestica su najčešće reakcije. Kao rezultat raspadanja, jedna čestica se raspada na nekoliko drugih manje mase, a one se dalje raspadaju. Svi raspadi poštuju određena pravila - zakone očuvanja. Tako, na primjer, kao rezultat raspada, električni naboj, masa, spin i niz drugih kvantnih brojeva moraju biti očuvani. Neki kvantni brojevi mogu se mijenjati tokom raspadanja, ali također podliježu određenim pravilima. Pravila raspada nam govore da su elektron i proton stabilne čestice. Oni se više ne mogu raspadati podložni pravilima propadanja, i stoga su oni ti koji prekidaju lance raspadanja.

Ovdje bih želio reći nekoliko riječi o neutronu. Slobodni neutron se također raspada na proton i elektron za oko 15 minuta. Međutim, to se ne dešava kada je neutron u atomskom jezgru. Ova činjenica se može objasniti na različite načine. Na primjer, kada se u jezgri atoma pojave elektron i dodatni proton iz raspadnutog neutrona, odmah dolazi do obrnute reakcije - jedan od protona apsorbira elektron i pretvara se u neutron. Ova slika se zove dinamička ravnoteža. Uočeno je u svemiru u ranoj fazi njegovog razvoja, ubrzo nakon velikog praska.

Osim reakcija raspadanja, postoje i reakcije raspršenja - kada dvije ili više čestica djeluju istovremeno, a kao rezultat se dobiva jedna ili više drugih čestica. Postoje i reakcije apsorpcije, kada dvije ili više čestica proizvode jednu. Sve reakcije nastaju kao rezultat jakih slabih ili elektromagnetnih interakcija. Reakcije zbog jake interakcije su najbrže, vrijeme takve reakcije može doseći 10 minus 20 sekundi. Brzina reakcija koje nastaju zbog elektromagnetne interakcije je manja, ovdje vrijeme može biti oko 10 minus 8 sekundi. Za slabe interakcijske reakcije, vrijeme može doseći desetine sekundi, a ponekad i godine.

Na kraju priče o česticama, hajde da pričamo o kvarkovima. Kvarkovi su elementarne čestice koje imaju električni naboj koji je višestruki od trećine naboja elektrona i koje ne mogu postojati u slobodnom stanju. Njihova interakcija je uređena na način da mogu živjeti samo kao dio nečega. Na primjer, kombinacija tri kvarka određenog tipa formira proton. Druga kombinacija proizvodi neutron. Ukupno je poznato 6 kvarkova. Njihove različite kombinacije daju nam različite čestice, i iako nisu sve kombinacije kvarkova dozvoljene fizičkim zakonima, postoji dosta čestica sastavljenih od kvarkova.

Ovdje se može postaviti pitanje: kako se proton može nazvati elementarnim ako se sastoji od kvarkova? Vrlo je jednostavno - proton je elementaran, jer se ne može podijeliti na njegove sastavne dijelove - kvarkove. Sve čestice koje učestvuju u jakoj interakciji sastoje se od kvarkova, a istovremeno su i elementarne.

Razumijevanje interakcija elementarnih čestica je veoma važno za razumijevanje strukture svemira. Sve što se dešava sa makro tijelima rezultat je interakcije čestica. To je interakcija čestica koja opisuje rast drveća na zemlji, reakcije u unutrašnjosti zvijezda, zračenje neutronskih zvijezda i još mnogo toga.