Av Drew Lichtenstein, uppdaterad 30 augusti 2022
Ett grundämne är ett ämne som helt består av en typ av atom. Det periodiska systemet katalogiserar alla kända atomer, men själva atomen är inte den minsta kända partikeln. Istället består varje atom av tre grundläggande delar:elektroner, protoner och neutroner. Protoner och neutroner är vidare gjorda av ännu mindre beståndsdelar som kallas kvarkar.
Elektroner är elementarpartiklar; ingen känd understruktur existerar. De bär en negativ laddning och bestämmer en atoms elektriska egenskaper. En neutral atom innehåller lika många elektroner och protoner, medan tillsats eller borttagning av elektroner skapar joner - positivt eller negativt laddade versioner av samma element. Elektroner upptar orbitaler runt kärnan och är de partiklar som binder till andra atomer för att bilda molekyler.
Protoner definierar ett elements identitet. Antalet protoner i en atoms kärna - dess atomnummer - bestämmer elementets position i det periodiska systemet (väte har en, kol sex, etc.). Protoner är massiva jämfört med elektroner och ger tillsammans med neutroner en atom dess massa. De finns uteslutande i kärnan.
Neutroner har en massa som liknar protoner men bär ingen elektrisk laddning. Även om ändring av antalet elektroner inte förändrar själva grundämnet, ger variation av neutronantalet olika isotoper – varianter av samma grundämne med distinkta masstal. Vissa isotoper är instabila och sönderfaller, avger strålning och frigör energi.
Protoner och neutroner är inte grundläggande; de är sammansatta av kvarkar – sex typer som upptäcktes 1961:upp, ner, charm, konstigt, botten och topp. En baryon bildas när tre kvarkar binder samman, varför protoner och neutroner klassas som baryoner. Quark-antikvarkpar bildar mesoner, men dessa partiklar är extremt kortlivade och varar bara bråkdelar av en millisekund.
