Πώς σχηματίζονται ηλεκτρικά φορτισμένα σωματίδια;
1. Ιονισμός:
* Βασική αρχή: Αυτός είναι ο πιο συνηθισμένος τρόπος για τη δημιουργία φορτισμένων σωματιδίων. Περιλαμβάνει την αφαίρεση ή την προσθήκη ηλεκτρονίων σε ένα άτομο ή ένα μόριο, δημιουργώντας ένα ιόν .
* Μηχανισμοί:
* Collisional ionization: Τα άτομα ή τα μόρια μπορούν να ιονιστούν με συγκρούσεις με σωματίδια υψηλής ενέργειας όπως φωτόνια, ηλεκτρόνια ή άλλα ιόντα. Αυτό είναι κοινό σε πλάσματα, απορρίψεις αερίου και αλληλεπιδράσεις ακτινοβολίας.
* Φωτισμός: Τα φωτόνια με επαρκή ενέργεια μπορούν να χτυπήσουν ένα ηλεκτρόνιο από ένα άτομο, δημιουργώντας ένα θετικά φορτισμένο ιόν και ένα ελεύθερο ηλεκτρόνιο. Αυτός είναι ο τρόπος με τον οποίο η υπεριώδη ακτινοβολία του ήλιου ιονίζει την ανώτερη ατμόσφαιρα της Γης.
* Χημικός ιονισμός: Οι χημικές αντιδράσεις μπορούν να μεταφέρουν ηλεκτρόνια μεταξύ ατόμων ή μορίων, δημιουργώντας ιόντα. Αυτό συμβαίνει σε χημικές αντιδράσεις και διαλύματα.
2. Αποσύνθεση σωματιδίων:
* Ραδιενεργή αποσύνθεση: Ορισμένα ασταθής αποσύνθεσης ατομικών πυρήνων, εκπέμποντας σωματίδια όπως σωματίδια βήτα (ηλεκτρόνια ή ποζιτρόνια) ή σωματίδια άλφα (πυρήνες ηλίου). Αυτές οι διαδικασίες αλλάζουν την πυρηνική σύνθεση και μπορούν να δημιουργήσουν φορτισμένα σωματίδια.
* Φυσική σωματιδίων αποσυντίθεται: Σε πειράματα φυσικής υψηλής ενέργειας, ασταθής σωματίδια όπως μεσονωτικά και βαρύόνια αποσυντίθενται σε άλλα σωματίδια, που συχνά περιλαμβάνουν φορτισμένα σωματίδια όπως ηλεκτρόνια, μιόνια ή κουάρκ.
3. Τριβή και επαφή:
* Triboelectric Effect: Όταν ορισμένα υλικά τρίβονται μεταξύ τους, τα ηλεκτρόνια μπορούν να μεταφερθούν μεταξύ τους, αφήνοντας ένα υλικό θετικά φορτισμένο και τα άλλα αρνητικά φορτισμένα. Αυτή είναι η αρχή πίσω από τη στατική ηλεκτρική ενέργεια.
4. Άλλες διαδικασίες:
* ηλεκτρόλυση: Η διαδικασία χρήσης ενός ηλεκτρικού ρεύματος για τη διάσπαση μιας ουσίας στα συστατικά του στοιχεία μπορεί να δημιουργήσει φορτισμένα ιόντα.
* Θερμική εκπομπή: Η θέρμανση ενός υλικού μπορεί να προκαλέσει την εκπομπή ηλεκτρόνων από την επιφάνεια του, αφήνοντας το υλικό με θετικό φορτίο. Αυτό χρησιμοποιείται σε σωλήνες κενού και θερμοστιευτές.
Παραδείγματα:
* άτομα: Ένα ουδέτερο άτομο μπορεί να ιονιστεί αφαιρώντας ένα ηλεκτρόνιο (δημιουργώντας ένα κατιόν, όπως Na+) ή προσθέτοντας ένα ηλεκτρόνιο (δημιουργώντας ένα ανιόν, όπως CL-).
* Μόρια: Τα μόρια μπορούν να ιονιστούν με παρόμοιο τρόπο με τα άτομα, σχηματίζοντας μοριακά ιόντα.
* Υποατομικά σωματίδια: Τα πρωτόνια και τα ηλεκτρόνια είναι θεμελιώδη σωματίδια που φέρουν ηλεκτρικό φορτίο.
* Εξωτικά σωματίδια: Τα πειράματα φυσικής υψηλής ενέργειας παράγουν πολλά εξωτικά σωματίδια, μερικά από τα οποία φέρουν ηλεκτρικό φορτίο.
Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η διαδικασία σχηματισμού φορτισμένων σωματιδίων είναι συχνά μια πολύπλοκη αλληλεπίδραση πολλών παραγόντων και αυτοί είναι μόνο μερικοί από τους πιο κοινούς μηχανισμούς.
