Hvem opdagede partikelteorien?

Partikelteorien om stof blev ikke så meget opdaget, da den blev formuleret, og den formulering begyndte i det antikke Grækenland.

Den person, der krediteres for at have opfattet ideen om, at verden er sammensat af små, udelelige partikler, er filosofen Democritus, der levede fra 460 til 370 fvt. Han udtænkte et eksperiment for at bevise sin idé, og mens Democritus-eksperimentet kan virke alt for forenklet i dag hjalp det med at føde begrebet atom, som er centralt for den moderne forståelse af stof.

I århundrederne, der fulgte eksperimentet, gjorde Democritus-partikelteorien ikke meget fremskridt, men ved begyndelsen af ​​det nittende århundrede blev det taget op af den engelske kemiker og fysiker John Dalton (1766 - 1844).

Daltons arbejde forblev stort set uændret i den bedre del af et århundrede, indtil en besætning af moderne fysikere, der inkluderede navne som Thompson, Rutherford, Bohr, Planck og Einstein blev involveret. Det var da gnister begyndte at flyve, og verden trådte ind i atomalderen.

Det lyder som om ordet "demokrati" måske stammer fra hans navn, men Democritus var ikke en politisk filosof. Ordet kommer faktisk fra de græske ord demoer, hvilket betyder "folket" og kratein, hvilket betyder "at herske."

Kendt som den "le filosof" på grund af den store betydning, han lagde på munterhed, mønter Democritus et andet vigtigt ord: atom. Han henviste til de små partikler, der udgør alt i universet som atomos, hvilket betyder uklippelig eller udelelig.

Dette var ikke hans eneste banebrydende bidrag til videnskaben. Democritus var også den første til at konstatere, at det lys, vi ser fra Mælkevejen, er det kombinerede lys fra et væld af individuelle stjerner. Han foreslog også eksistensen af ​​andre planeter og postulerede endda eksistensen af ​​flere universer, en idé, der er i forkant med videnskaben i dag.

Ifølge Aristoteles (384 - 322 fvt) troede Democritus, at den menneskelige sjæl var sammensat af ildatomer og jorden af ​​atomer. Dette var i strid med Aristoteles 'overbevisning om, at verden består af de fire elementer af luft, ild, jord og vand, og at forholdet mellem elementerne bestemte sagens karakteristika.

Aristoteles mente endda, at elementerne kunne omdannes til hinanden, en idé, der gav næring til søgningen efter filosofens sten gennem middelalderen.

Hverken Aristoteles eller den lige så indflydelsesrige Platon (ca. 429 - 347 f.Kr.) abonnerede på Democritus-partikelteori, og det ville tage 2000 år for den "latterfilosof" at blive taget helt seriøst. Det kunne have noget at gøre med det eksperiment, som Democritus udtænkte for at bevise sin teori, som var mindre end overbevisende.

Democritus begrundede, at hvis du tager en sten eller en anden genstand og fortsætter med at dele den i halvdelen, kommer du til sidst til et stykke, der er så lille, at det ikke kan opdeles mere. Det siges, at han udførte dette eksperiment med en muslingeskal, og da han reducerede skallen til et fint pulver, som han ikke længere kunne skære i mindre stykker, overvejede han beviset for sin sætning.

Democritus var en materialist, i modsætning til Platon og Aristoteles, der troede, at formålet med begivenhederne var vigtigere end deres årsager. Han var en pioner inden for matematik og geometri, og han var blandt få mennesker på det tidspunkt, der troede, at jorden var sfærisk. Selvom han ikke kunne bevise det overbevisende, eksisterede hans opfattelse af atomer mest i det tomme rum, hver med lidt velcro-stil krog, der tillod det at forbinde med andre atomer, er ikke så langt væk fra den moderne videnskabelige model af atom.

Var Democritus 'teori korrekt? Svaret er et kvalificeret ja, men det blev ikke engang betragtet som en mulighed før i 1800. Det var da John Dalton besøgte det igen, mens han arbejdede på loven om konstant sammensætning, som blev fremmet af den franske kemiker Joseph Proust. Prousts lov fulgte direkte fra loven om konservering af masse, som var blevet opdaget af en anden fransk kemiker, Antoine Lavoisier.

Loven om konstant sammensætning angiver, at en prøve af en ren forbindelse, uanset hvordan den opnås, altid indeholder de samme elementer i de samme masseforhold. Dalton indså, at dette kun kunne være sandt, hvis stof bestod af udelelige partikler, som han kaldte atomer (med et nik på hovedet til Democritus). Dalton lavet fire udsagn om sagen der sammen udgør hans atomteori:

• Alt stof er sammensat af uforgængelige og udelelige partikler kaldet atomer.
• Atomer af et bestemt element er identiske i masse og egenskaber.
• Atomer kan kombineres for at danne forbindelser.
• Når en kemisk reaktion opstår, skyldes det en omlejring af atomer.

Daltons atomteori forblev stort set uændret i det meste af det nittende århundrede.

I løbet af det nittende århundrede havde der været en debat om lysets natur - hvad enten det formerede sig som en bølge eller en partikel. Mange eksperimenter bekræftede bølgehypotesen, og mange flere bekræftede den korpuskulære. I 1887 opdagede den tyske fysiker Heinrich Hertz den fotoelektriske effekt, da han lavede eksperimenter med en gnistgapgenerator. Denne opdagelse viste sig at være langt vigtigere end Hertz indså.

Omkring det tidspunkt var den engelske fysiker J.J. Thompson opdagede den første subatomære partikel, elektronen, ved at undersøge katodestrålers opførsel. Hans opdagelse hjalp med at forklare, hvad der udgjorde den elektriske afladning fra en ledende plade, når du skinner lys på den - hvilket er fotoelektrisk effekt - men ikke hvad der forårsager afladning eller hvorfor styrken af ​​den elektriske impuls er relateret til lysfrekvensen. Løsningen måtte vente til 1914.

Ingen ringere end Albert Einstein forklarede den fotoelektriske effekt i form af små kaldte energipakker kvante. Disse var blevet foreslået af den tyske fysiker Max Planck i 1900. Einsteins forklaring viste kvanteteori, og han blev tildelt Nobelprisen for den.

Quanta, som Planck undfangede dem, var både partikler og bølger på samme tid. Ifølge Planck var lys sammensat af kvanta kaldet fotoner, som hver havde en bestemt energi defineret af dens frekvens. I 1913 brugte den danske fysiker Neils Bohr Plancks teori til at give planetens model af atomet, som blev foreslået af den newzealandske fysiker Ernest Rutherford i 1911, et kvantemæssigt overfald.

I Bohrs model af atomet kan elektroner ændre kredsløb ved at udsende eller absorbere en foton, men da fotoner er diskrete pakker, kan elektronerne kun ændre kredsløb i diskrete mængder. To eksperimenter, James Franck og Gustav Hertz, udtænkte et eksperiment, der bekræftede Bohrs hypotese ved at bombardere kviksølvatomer med elektroner, og de gjorde det uden at vide noget om det Bohrs arbejde.

Med to ændringer har Bohrs model overlevet til nutiden, selvom de fleste moderne fysikere betragter det som en tilnærmelse. Den første ændring var opdagelsen af ​​protonen af ​​Rutherford i 1920, og den anden var opdagelsen af ​​neutronen af ​​den britiske fysiker James Chadwick i 1932.

Det moderne atom er en bekræftelse af Democritus-partikelteorien, men det er også noget af en afvisning. Atomer viser sig ikke at være udelelige, og det gælder også for de elementære partikler, der udgør dem. Du kan opdele elektroner, protoner og neutroner i mindre partikler kaldet kvarker, og det kan endda være muligt at opdele en kvark. Rejsen ned ad kaninhullet er langt fra forbi.