[통합과학] 원자, 원자핵, 양성자, 중성자, 쿼크

 

자, 이번 수업은 “물질을 구성하는 입자”, 즉 우리가 알고 있는 세상의 가장 작은 구성 요소들에 대해 알아보자.

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[1. 원자의 구조]

모든 물질은 **‘원자’**로 이루어져 있어.
이 원자는 다시 두 가지 입자로 나뉘어:
원자핵과 전자.

• 전자는 (-) 전하를 띠고
• 원자핵은 (+) 전하를 띤다고 했지.

그럼 원자핵 안에는 뭐가 있을까?
바로 양성자와 중성자가 있어!

• 양성자는 +1의 전하
• 중성자는 말 그대로 전기를 띠지 않는 입자, 즉 중성

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[2. 쿼크: 더 작은 세계로]

그런데 여기서 끝이 아니야.

양성자와 중성자도 더 작은 입자로 쪼갤 수 있어.
그게 바로 쿼크(quark)!

양성자와 중성자는 각각 쿼크 3개로 이루어져 있어.

• 양성자 = u쿼크 2개 + d쿼크 1개 → 전하량 +1
• 중성자 = u쿼크 1개 + d쿼크 2개 → 전하량 0

여기서

• **u쿼크(up)**는 +2/3
• **d쿼크(down)**는 -1/3 전하량을 가지고 있어.

쿼크들 사이에는 강한 핵력이라는 엄청나게 강한 힘이 작용해서
단단하게 결합돼 있는 거야.

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[3. 기본 입자: 전자와 쿼크]

우리가 더 이상 쪼갤 수 없는 입자를 기본 입자라고 해.
지금까지 나온 것 중에서 기본 입자인 건 딱 두 가지:

• 전자
• 쿼크

전자도 쪼갤 수 없고, 쿼크도 더는 안 쪼개져.

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[4. 원자핵과 원자의 중성 상태]

이제 다시 원자 전체로 돌아와 보자.

• 원자핵 = 양성자 + 중성자
• 원자 = 원자핵 + 전자

그런데 중요한 건,
양성자의 수 = 전자의 수이므로
원자는 전기적으로 중성이라는 점이야.

 

예외가 하나 있는데 바로 수소 원자핵!
수소는 양성자 하나만으로 원자핵이 구성돼 있어.
즉, 중성자가 없는 원자핵이라는 뜻이지.

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[정리 & 마무리]

 

정리하면,

• 물질은 원자로 되어 있고
• 원자는 **원자핵(양성자+중성자)**과 전자로 구성돼
• 양성자와 중성자는 쿼크라는 기본 입자로 구성돼 있어
• 전자와 쿼크는 더 이상 쪼갤 수 없는 기본 입자
• 원자는 항상 중성 상태를 유지해!

이 개념은 핵반응, 전기, 입자 개념으로 다 연결되는 핵심이니까
꼭 제대로 이해하고 넘어가야 해.

 

 

*** 쿼크, 전자, 양성자 백지 테스트 시험지 

016_003_쿼크_전자_양성자_백지테스트.pdf