Miből áll egy elektron?

Arra a kérdésre, hogy miből állnak a protonok vagy a neutronok, látszólag egyszerű a válasz: kvarkokból és gluonokból. Amikor azonban az atomok harmadik alkotóeleméről, az elektronokról van szó, a válasz nem ilyen egyszerű.

Ez azért van, mert ezek a jelenlegi ismereteink szerint elemi részecskék, tehát nincsenek kisebb összetevőik. Ez teljességgel nem bizonyítható, de a rendelkezésre álló információ erre utal. Ebből pedig az a kérdés következhet, hogy mi az elemi részecske összetétele, és miben különbözik az elektronoktól?

Osztható-e több részre egy elektron?

Atommodell. Illusztráció. Kiemelt kép: depositphotos.com

Az „atom” szó a görög „oszthatatlan” szóból származik, Démokritosz ókori görög filozófus azon érvelése alapján, miszerint az anyagnak valami olyan apró dologból kell állnia, ami annyira kicsi, hogy nem lehet tovább osztani. 2300 évvel később felfedeztük, hogy az általunk atomnak nevezett tárgyak valójában nem Démokritosz értelmében vett atomok, hanem a hidrogéntől eltekintve három kisebb összetevőből álló egységek. Miután feltárták a protonok és neutronok összetételét, a kutatók folyamatosan egyre kisebb és kisebb részecskéket fedeztek fel, amelyek mind egy-egy új szintet jelentettek, írja az IFLScience.

Az elektronokkal azonban nem ez volt a helyzet, mivel 125 évvel a felfedezésük után nincs jele annak, hogy bármi kisebb lenne bennük. Az egyes alkotórészecskék megtalálására tett kísérletek egyrészt az elektronok ütköztetéséből állnak, hogy lássák, felszabadul-e belőlük valami, másrészt pedig abból, hogy nagyon nagy energiák mellett próbálnak belső struktúrát találni, de egyik megközelítés sem mutatott ki semmit.

Időközben rájöttek, hogy az elektronok, mint minden ilyen kicsi dolog, részecskék és hullámok is egyben

Néhányan előálltak már hipotetikus összetevőkkel is, de az általuk használt fizika nem illeszkedik olyan jól ahhoz, amit a részecskefizika standard modelljének tekintünk. Bár a standard modellről általában úgy vélik, hogy nem teljes leírása a valóságnak, és feltételezhetően léteznek benne nem szereplő részecskék is, az elektron alapvető természete nem tartozik a kétséges szempontok közé. Ráadásul belegondolva, hogy mennyivel könnyebbek, mint az atommag részecskéi, nem is olyan meglepő, hogy nem állnak még náluk is könnyebb anyagokból.

De, ha nincsenek kisebb részecskéik, amelyekből összeállhatnának, akkor van-e valamilyen oszthatatlan anyag, amelyből kialakulnak? Ez az a pont, ahol bonyolulttá válik, ugyanis ahelyett, hogy valamilyen anyagból állnának össze, a fizikusok az alapvető részecskéket egy mező gerjesztéseként írják le. Jelen esetben ezt elektronmezőnek nevezik, amelynek más mezőkkel való kölcsönhatásai adják az elektronok tulajdonságait. Például a Higgs-mező az, amely a részecskéknek, köztük az elektronoknak is, tömeget ad.

Nos, a fizikusok számára nem volt túl kielégítő a válasz, de a világegyetemnek nem feladata a kedvükre tenni, és talán jobb is így.

Érdemes elolvasni:

• Újabb izgalmas jel a Marson: tényleg megtalálták az élet nyomait?
• A Föld forgástengelye 80 centivel mozdult el, a kutatók pedig végre rájöttek, mi az oka
• Valami nem stimmel a Tejútrendszerrel