Elettrone
L’elettrone è il più piccolo e il più leggero delle tre particelle che costituiscono gli atomi; venne scoperto nel 1897 da J. J. Thomson che mise per la prima volta in evidenza l’esistenza delle particelle elementari. Negli anni Venti P.A.M.Dirac elaboró una teoria completa e autoconsistente, quantistica e relativistica dell'elettrone, teoria che a partire dal 1948 fu ulteriormente perfezionata e ampliata in una teoria detta "elettrodinamica quantistica". Elettrone deriva dal tema del latino scientifico "electricus", elettrico col suffisso -one di ione. É una particella elementare di carica elettrica negativa pari a 1,60202 per 10 elevato alla -19° potenza, e di massa 9,1091 per 10 elevato alla -28° potenza. L'elettrone possiede anche un momento angolare intrinseco (spin) e, essendo elettricamente carico, anche un momento magnetico intrinseco. La nuvola di elettroni che circonda il nucleo atomico per formare un atomo ne determina completamente le proprietá chimiche. Anche le proprietà elettriche della materia sono determinate dagli elettroni in essa contenuti. Il fatto che una sostanza sia un conduttore, un isolante, o un semiconduttore, é infatti determinato dalla disposizione dei suoi elettroni nelle bande energetiche. Gli elettroni ruotano attorno al nucleo in parti di spazio ben determinati, chiamati orbitali. Questi orbitali possono essere di varie forme e si protendono a diversa distanza dal nucleo. Sappiamo inoltre che è privo di struttura interna, cioè è una particella fondamentale in quanto non composta da altre più piccole.
Protone
Una volta appurato che la carica positiva é concentrata nel nucleo, restava da vedere se esistevano particelle dotate di una carica positiva minima (così come l'elettrone é dotato di una carca negativa minima). L'atomo é neutro, perché contiene cariche positive e cariche negative in numero uguale. Però gli elettroni, responsabili delle cariche negative, si trovano alla periferia dell'atomo, e possono esserne strappati. Quando questo avviene la cariche positive non sono più bilanciate esattamente da quelle negative; l'atomo allora non é più elettricamente neutro, ma ha carica positiva: si dice che é uno "ione positivo".. Il protone, come tutti i barioni, é soggetto alle interazioni forti, elettromagnetiche, deboli e gravitazionali. I protoni possono interagire tra loro, con i neutroni e con nuclei atomici per formare nuclei più pesanti, liberando, durante tale processo, una notevole quantità di energia detta energia di legame. Il protone è molto più pesante dell’elettrone; la sua massa è infatti circa 2000 volte quella dell’elettrone. La scoperta del protone non è legata ai risultati di un esperimento, infatti intorno al 1920 si accertò che non esisteva alcun componente nucleare di carica positiva più leggera dell’atomo di idrogeno e si arrivò alla conclusione che il costituente fondamentale dei nuclei atomici fosse il nucleo di idrogeno che fu quindi chiamato “Protone”. In un elemento chimico i protoni sono in numero fisso, mentre i protoni possono variare.
Neutrone
L’esistenza di una particella neutra (neutrone), fu ipotizzata per la prima volta dal fisico inglese James Chadwick, per spiegare l’origine di alcune radiazioni scoperte da Irene Curie a Parigi, il quale riuscì anche a verificarne l’esistenza. Grazie a questa scoperta Chadwick vinse il premio Nobel per la fisica.Il neutrone é una particella elementare priva di carica elettrica che, insieme al protone, é uno dei costituenti di tutti i nuclei atomici, eccettuato il nucleo dell'idrogeno che contiene solo un protone. Nuclei con lo stesso numero di protoni e diverso numero di neutroni hanno lo stesso numero di elettroni e perciò hanno le stesse proprietà chimiche, che quindi non dipendono dai neutroni. Tali gruppi di nuclei sono detti famiglie isotopiche. Il neutrone è soggetto all’azione della forza nucleare forte, che però ha un corto raggio d’azione ed è efficace soltanto se il neutrone si trova molto vicino ad un nucleo. L’assenza di carica del neutrone, lo rende non solo difficile da rilevare, ma anche difficile da controllare.