قائمة النظريات الذرية

تطورت النظرية الذرية منذ العصور القديمة. أخذ العلماء فرضية العلماء اليونانيين وبنوا عليها بمختلفهم الاكتشافات والنظريات المتعلقة بالذرة ، المشتقة من الكلمة اليونانية "atomos" بمعنى غير قابل للتجزئة. منذ ذلك الحين ، اكتشف المجتمع العلمي أن هذه الجسيمات تنقسم إلى جزيئات فرعية تسمى البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. ومع ذلك ، فإن اسم "الذرة" عالق.

كان Leucippus و Democritus أول من اقترح ، في القرن الخامس قبل الميلاد ، أن كل المادة تتكون من وحدات صغيرة تسمى الذرات. رأى الفيلسوفان أن هذه كانت جسيمات صلبة بدون بنية داخلية ، وتأتي بأشكال وأحجام متنوعة. الصفات غير الملموسة مثل الذوق واللون ، وفقًا لهذه النظرية ، كانت مصنوعة من الذرات. ومع ذلك ، عارض أرسطو هذه الفكرة بشدة ، وفشل المجتمع العلمي في إيلاء اهتمام جاد لها لعدة قرون.

في عام 1808 ، بنى الكيميائي الإنجليزي جون دالتون على المفهوم اليوناني للذرات. افترض أن المادة مكونة من ذرات ، وهي جسيمات صغيرة غير قابلة للتجزئة. كما اقترح أنه في حين أن جميع ذرات عنصر واحد متطابقة ، إلا أنها تختلف تمامًا عن تلك التي تشكل العناصر الأخرى.

قام الفيزيائي الإنجليزي جوزيف ج. اقترح طومسون نظرية "حلوى البرقوق" للذرة القابلة للقسمة في عام 1904 ، بعد اكتشاف الإلكترونات في عام 1897. افترض نموذجه أن الذرات تتكون من كرة كبيرة موجبة الشحنة مرصعة بإلكترونات سالبة الشحنة (أطلق عليها اسم "الجسيمات") مثل الفاكهة في حلوى البرقوق. كما افترض أن شحنة الكرة الموجبة تساوي الشحنات السالبة للإلكترونات. اليوم نسمي الجسيمات الموجبة المشحونة بالبروتونات والسالب منها إلكترونات.

اقترح الفيزيائي البريطاني إرنست رذرفورد نموذجًا نوويًا للذرة ، حيث توجد نواة ، في عام 1911. اكتشف أيضًا نشاطًا في هذا الجزء ، ألا وهو حركة البروتونات والإلكترونات داخل الجزء المركزي من الذرة. وافترض كذلك أن عدد البروتونات في الذرة يساوي عدد الإلكترونات. كما افترض وجود المزيد من الجسيمات المحايدة. أصبحت هذه تعرف باسم النيوترونات.

اقترح الفيزيائي الدنماركي نيلز بور في عام 1913 نموذجًا كوكبيًا ، حيث تدور الإلكترونات حول النواة تمامًا كما تدور الكواكب حول الشمس. أثناء وجود الإلكترونات في المدار ، تمتلك ما أطلق عليه بوهر "الطاقة الثابتة". عندما تكون هذه الجسيمات امتصاص الطاقة والانتقال إلى مدار أعلى ، تشير نظرية بوهر إليهم على أنهم "متحمسون" الإلكترونات. عندما تعود الإلكترونات إلى مدارها الأصلي ، فإنها تطلق هذه الطاقة كإشعاع كهرومغناطيسي.

من عقود من البحث المضني من آلاف العلماء ، تستند النظرية الذرية الحالية إلى العمل الذي أنجزه ألبرت أينشتاين وفيرنر هايزنبرغ وآخرين في الثلاثينيات. كما هو الحال مع النظريات السابقة ، تتكون الذرة من نواة مركزية ثقيلة محاطة بعدد من الإلكترونات. على عكس النظريات السابقة التي عالجت الإلكترونات والبروتونات والجسيمات الدقيقة الأخرى على أنها "كتل" صلبة محددة ، نظرية الكم الحديثة يعاملهم على أنهم "غيوم" إحصائية ؛ بشكل غريب ، يمكنك قياس سرعتها بالضبط ، أو قياس مواقعها ، ولكن ليس كلاهما في نفس الوقت زمن. فبدلاً من أن تتصرف الإلكترونات ككواكب تدور في مسارات بيضاوية جيدة التصرف ، فإنها تدور في غيوم ضبابية بأشكال مختلفة. تصبح الذرات بعد ذلك أقل شبهاً بكرات البلياردو الدقيقة والصلبة وتشبه الإسفنج المستدير النابض. وعلى الرغم من كونها مادة "صلبة" ، إلا أنها يمكن أن تظهر خصائص تشبه الموجة مثل طول الموجة وأنماط التداخل.

عندما نظر العلماء إلى الذرات بأدوات أكثر قوة بشكل متزايد ، اكتشفوا أن البروتونات والنيوترونات التي تتكون منها النواة تتكون بدورها من جسيمات أصغر. في الستينيات ، أطلق الفيزيائيان موراي جيل مان وجورج زويج على هذه الجسيمات "كواركات" ، مستعيرًا كلمة مستخدمة في رواية لجيمس جويس. تأتي الكواركات في أصناف مختلفة مثل "أعلى" و "أسفل" و "أعلى" و "أسفل". تتكون البروتونات والنيوترونات من حزم من ثلاثة كواركات لكل منها: "لأعلى" و "لأسفل" و "لأعلى" و "لأسفل" و "لأعلى" و "لأسفل" على التوالي.