Κατάλογος των ατομικών θεωριών

Η ατομική θεωρία έχει εξελιχθεί από την αρχαιότητα. Οι επιστήμονες έχουν υιοθετήσει την υπόθεση των Ελλήνων μελετητών και την έχουν αναπτύξει με τις διαφορετικές τους ανακαλύψεις και θεωρίες σχετικά με το άτομο, που προέρχεται από την ελληνική λέξη "atomos", που σημαίνει αδιαίρετος. Έκτοτε, η επιστημονική κοινότητα ανακάλυψε ότι αυτά τα σωματίδια χωρίζονται περαιτέρω σε υπο-σωματίδια που ονομάζονται πρωτόνια, νετρόνια και ηλεκτρόνια. Ωστόσο, το όνομα "άτομο" έχει κολλήσει.

Ο Λευκίππος και ο Δημόκριτος ήταν οι πρώτοι που πρότειναν, τον πέμπτο αιώνα π.Χ., ότι όλη η ύλη αποτελείται από μικροσκοπικές μονάδες που ονομάζονται άτομα. Οι δύο φιλόσοφοι υποστήριξαν ότι αυτά ήταν στερεά σωματίδια χωρίς εσωτερική δομή, και ήρθαν σε διάφορα σχήματα και μεγέθη. Άυλες ιδιότητες όπως η γεύση και το χρώμα, σύμφωνα με αυτήν τη θεωρία, κατασκευάστηκαν από άτομα. Ωστόσο, ο Αριστοτέλης αντιτάχθηκε έντονα σε αυτήν την ιδέα και η επιστημονική κοινότητα απέτυχε να την δώσει σοβαρή προσοχή για αιώνες.

Το 1808, ο Άγγλος χημικός John Dalton βασίστηκε περαιτέρω στην ελληνική έννοια των ατόμων. Υποστήριξε ότι η ύλη αποτελείται από άτομα, τα οποία είναι μικρά αδιαίρετα σωματίδια. Πρότεινε επίσης ότι ενώ όλα τα άτομα ενός στοιχείου είναι πανομοιότυπα, είναι εντελώς διαφορετικά από αυτά που απαρτίζουν άλλα στοιχεία.

Άγγλος φυσικός Joseph J. Ο Thomson πρότεινε τη θεωρία «πουτίγκα δαμάσκηνου» για το διαιρετό άτομο το 1904, αφού ανακάλυψε ηλεκτρόνια το 1897. Το μοντέλο του ισχυρίστηκε ότι τα άτομα αποτελούνται από μια μεγάλη θετικά φορτισμένη σφαίρα γεμάτη με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια (τα ονόμασε «σωματίδια») σαν φρούτα σε μια πουτίγκα δαμάσκηνου. Υποθέτει περαιτέρω ότι το φορτίο του φορτίου της θετικής σφαίρας είναι ίσο με τα αρνητικά φορτία των ηλεκτρονίων. Σήμερα καλούμε πρωτόνια θετικά φορτισμένα σωματίδια και αρνητικά ηλεκτρόνια.

Ο Βρετανός φυσικός Ernest Rutherford πρότεινε ένα πυρηνικό μοντέλο του ατόμου, στο οποίο υπάρχει ένας πυρήνας, το 1911. Ανακάλυψε επίσης δραστηριότητα σε αυτό το μέρος, δηλαδή την κίνηση των πρωτονίων και των ηλεκτρονίων στο κεντρικό τμήμα του ατόμου. Υποστήριξε περαιτέρω ότι ο αριθμός των πρωτονίων σε ένα άτομο ισούται με τον αριθμό των ηλεκτρονίων. Υποθέτει επίσης ότι υπάρχουν πιο ουδέτερα σωματίδια. Αυτά έχουν γίνει γνωστά ως νετρόνια.

Ο Δανός φυσικός Niels Bohr πρότεινε το 1913 ένα πλανητικό μοντέλο, στο οποίο τα ηλεκτρόνια περιστρέφονται γύρω από τον πυρήνα, ακριβώς όπως οι πλανήτες περιστρέφονται γύρω από τον ήλιο. Ενώ τα ηλεκτρόνια βρίσκονται σε τροχιά, έχουν αυτό που ο Bohr ονόμαζε «σταθερή ενέργεια». Όταν αυτά τα σωματίδια απορροφούν ενέργεια και μετάβαση σε υψηλότερη τροχιά, η θεωρία του Bohr τους αναφέρεται ως "ενθουσιασμένοι" ηλεκτρόνια. Όταν τα ηλεκτρόνια επιστρέφουν στην αρχική τους τροχιά, εκπέμπουν αυτήν την ενέργεια ως ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Από δεκαετίες επίπονης έρευνας από χιλιάδες επιστήμονες, η τρέχουσα ατομική θεωρία βασίζεται σε εργασίες που έγιναν τη δεκαετία του 1930 από τους Albert Einstein, Werner Heisenberg και άλλους. Όπως και με τις προηγούμενες θεωρίες, το άτομο αποτελείται από έναν κεντρικό, βαρύ πυρήνα που περιβάλλεται από έναν αριθμό ηλεκτρονίων. Σε αντίθεση με τις παλαιότερες θεωρίες που αντιμετώπισαν τα ηλεκτρόνια, τα πρωτόνια και άλλα μικροσκοπικά σωματίδια ως καθορισμένα στερεά "κομμάτια", σύγχρονη κβαντική θεωρία τους αντιμετωπίζει ως στατιστικά «σύννεφα». παραδόξως, μπορείτε να μετρήσετε την ταχύτητά τους ακριβώς, ή τις τοποθεσίες τους, αλλά όχι και τα δύο ταυτόχρονα χρόνος. Αντί των ηλεκτρονίων να συμπεριφέρονται ως πλανήτες σε τροχιά σε ελλειπτικά καλής συμπεριφοράς, περιστρέφονται σε ασαφή σύννεφα διαφόρων σχημάτων. Τα άτομα, στη συνέχεια γίνονται λιγότερο σαν σκληρές, ακριβείς μπάλες μπιλιάρδου και περισσότερο σαν ελαστικά, στρογγυλά σφουγγάρια. Και παρόλο που είναι "στερεά" ύλη, μπορούν να παρουσιάσουν ιδιότητες κυματοειδούς κύματος όπως μήκος κύματος και μοτίβα παρεμβολών.

Καθώς οι επιστήμονες εξέταζαν τα άτομα με όλο και πιο ισχυρά όργανα, ανακάλυψαν ότι τα πρωτόνια και τα νετρόνια που αποτελούσαν τον πυρήνα ήταν με τη σειρά τους φτιαγμένα από ακόμη μικρότερα σωματίδια. Στη δεκαετία του 1960, οι φυσικοί Murray Gell-Mann και George Zweig ονόμασαν αυτά τα σωματίδια «κουάρκ», δανείζοντας μια λέξη που χρησιμοποιείται σε ένα μυθιστόρημα του Τζέιμς Τζόις. Τα κουάρκ έρχονται σε ποικιλίες όπως "πάνω", "κάτω", "κορυφή" και "κάτω". Τα πρωτόνια και τα νετρόνια σχηματίζονται από δέσμες τριών κουάρκ το καθένα: «πάνω», «κάτω» και «πάνω» και «κάτω», «επάνω» και «κάτω», αντίστοιχα.