Kuka löysi partikkeliteorian?

Aineen hiukkasteteoriaa ei löydetty niin paljon kuin se muotoiltiin, ja se alkoi muinaisessa Kreikassa.

Henkilö, jonka uskotaan käsittäneen ajatuksen siitä, että maailma koostuu pienistä, jakamattomista hiukkasista, on filosofi Democritus, joka asui vuosina 460 - 370 eaa. Hän suunnitteli kokeilun todistamaan ajatuksensa, ja vaikka Democritus-koe saattaa tuntua liian yksinkertaiselta Tänään se auttoi synnyttämään atomin käsitteen, joka on keskeinen modernin käsityksen ymmärtämisessä asia.

Kokeilun jälkeisinä vuosisatoina Democritus-partikkeliteoria ei edistynyt paljon, mutta 1800-luvun vaihteessa sen otti käyttöön englantilainen kemisti ja fyysikko John Dalton (1766 - 1844).

Daltonin työ pysyi käytännössä muuttumattomana vuosisadan loppupuolella, kunnes modernin fyysikon miehistö, johon kuului sellaisia ​​nimiä kuin Thompson, Rutherford, Bohr, Planck ja Einstein. Silloin kipinät alkoivat lentää, ja maailma tuli ydinaseeseen.

Kuulostaa siltä, ​​että sana "demokratia" olisi saatettu johtaa hänen nimestään, mutta Democritus ei ollut poliittinen filosofi. Sana tulee itse asiassa kreikkalaisista sanoista

Tunnettu "nauravaksi filosofiksi" sen iloisuuden tärkeyden takia, että Democritus kolikkoisi toisen tärkeän sanan: atomi. Hän viittasi pieniin hiukkasiin, jotka muodostavat kaiken maailmankaikkeudessa atomos, mikä tarkoittaa leikkaamatonta tai jakamatonta.

Tämä ei ollut hänen ainoa uraauurtava panoksensa tieteeseen. Democritus oli myös ensimmäinen, joka totesi, että Linnunradalta näkemämme valo on yhdistetty valo monien yksittäisten tähtien joukosta. Hän ehdotti myös muiden planeettojen olemassaoloa ja jopa oletti useiden universumien olemassaolon, idea, joka on nykyään tieteen kärjessä.

Aristoteleen (384 - 322 eaa.) Mukaan Democritus uskoi, että ihmisen sielu koostuu tuliatomeista ja maapallon atomien ruumiista. Tämä oli ristiriidassa Aristoteleen uskomuksen kanssa, jonka mukaan maailma koostuu neljästä ilmasta, ilmasta, tulesta, maasta ja vedestä, ja että alkioiden suhde määräsi asian ominaisuudet.

Aristoteles uskoi jopa, että elementit voidaan muuttaa toisiksi, ajatus, joka ruokki filosofikiven etsimistä koko keskiajan.

Aristoteles ja yhtä vaikutusvaltainen Platon (noin 429-347 eaa.) Eivät allekirjoittaneet Democritus-partikkeliteoria, ja "nauravan filosofin" ottamiseen kului 2000 vuotta vakavasti. Tällä voi olla jotain tekemistä sen kokeilun kanssa, jonka Democritus suunnitteli todistamaan teoriansa, joka oli vähemmän kuin vakuuttava.

Democritus perusteli, että jos otat kiven tai muun esineen ja jatkat sen jakamista puoliksi, tulet lopulta niin pieneen kappaleeseen, että sitä ei voi enää jakaa. Sanotaan, että hän suoritti tämän kokeen simpukalla, ja kun hän pienensi kuoren hienoksi jauheeksi, jota hän ei enää voinut leikata pienempiin paloihin, hän piti tätä todistetta lauseestaan.

Democritus oli materialisti, toisin kuin Platon ja Aristoteles, jotka uskoivat tapahtumien tarkoitusten olevan tärkeämpiä kuin niiden syyt. Hän oli matematiikan ja geometrian edelläkävijä, ja hän oli tuolloin harvoiden ihmisten joukossa, jotka uskoivat maan olevan pallomainen. Vaikka hän ei pystynyt todistamaan sitä vakuuttavasti, hänen käsityksensä atomista on enimmäkseen tyhjässä tilassa, joista jokaisella on vähän tarranainen koukku, joka antoi sen muodostaa yhteyden muihin atomeihin, ei ole niin kaukana modernista tieteellisestä mallista atomi.

Oliko Democrituksen teoria oikea? Vastaus on pätevä kyllä, mutta sitä ei edes pidetty mahdollisuutena vasta vuonna 1800. Silloin John Dalton tarkasteli sitä uudelleen työskennellessään ranskalaisen kemisti Joseph Proustin kehittämän jatkuvan koostumuksen lain kanssa. Proustin laki seurasi suoraan joukkojen säilyttämislakista, jonka toinen ranskalainen kemisti Antoine Lavoisier oli löytänyt.

Laki jatkuvasta koostumuksesta todetaan, että näyte puhtaasta yhdisteestä, riippumatta siitä, miten se saadaan, sisältää aina samat alkuaineet samoissa massaosuuksissa. Dalton tajusi, että tämä voisi olla totta vain, jos aine koostuu jakamattomista hiukkasista, joita hän kutsui atomiksi (nyökkäyksellä Demokritukselle). Dalton teki neljä lausuntoa aineesta jotka yhdessä muodostavat hänen atomiteoriansa:

• Kaikki aine koostuu rikkoutumattomista ja jakamattomista hiukkasista, joita kutsutaan atomiksi.
• Tietyn elementin atomit ovat identtisiä massaltaan ja ominaisuuksiltaan.
• Atomit voivat yhdistyä muodostaen yhdisteitä.
• Kun tapahtuu kemiallinen reaktio, se johtuu atomien uudelleenjärjestelystä.

Daltonin atomiteoria pysyi käytännössä muuttumattomana suurimman osan 1800-luvulta.

Koko 1800-luvun ajan on käynyt keskustelua valon luonteesta - leviääkö se aallona vai hiukkasena. Monet kokeet vahvistivat aaltohypoteesin ja monet muut vahvistivat korpuskulaarisen. Saksalainen fyysikko Heinrich Hertz löysi vuonna 1887 valosähköisen vaikutuksen, kun hän kokeili kipinäväligeneraattoria. Tämä löytö osoittautui paljon tärkeämmäksi kuin Hertz tajusi.

Noin tuolloin englantilainen fyysikko J.J. Thompson löysi ensimmäisen subatomisen hiukkasen, elektronin, tutkimalla katodisäteiden käyttäytymistä. Hänen löytönsä auttoi selittämään johtavan levyn sähkön purkautumisen, kun sinä sytytät siihen valoa - mikä on valosähköinen ilmiö - mutta ei sitä, mikä aiheuttaa purkautumisen eikä miksi sähköisen impulssin voimakkuus liittyy valotaajuuteen. Ratkaisun oli odotettava vuoteen 1914.

Kukaan muu kuin Albert Einstein selitti valosähköisen vaikutuksen pienillä kutsutulla energiapaketilla kvantti. Näitä oli ehdottanut saksalainen fyysikko Max Planck vuonna 1900. Einsteinin selitys osoittautui kvanttiteoriaksi, ja hänelle myönnettiin siitä Nobel-palkinto.

Quanta, kuten Planck suunnitteli, olivat sekä hiukkasia että aaltoja samanaikaisesti. Planckin mukaan valo koostui kvanteista, joita kutsutaan fotoneiksi, joista jokaisella oli tietty taajuudellaan määritelty energia. Vuonna 1913 tanskalainen fyysikko Neils Bohr käytti Planckin teoriaa antamaan kvanttitoimituksen atomin planeettamallille, jonka Uuden-Seelannin fyysikko Ernest Rutherford oli ehdottanut vuonna 1911.

Bohrin atomimallissa elektronit voivat vaihtaa kiertorataa lähettämällä tai absorboimalla fotonia, mutta koska fotonit ovat erillisiä paketteja, elektronit voivat vaihtaa kiertoratoja vain erillisinä määrinä. Kaksi kokeilijaa, James Franck ja Gustav Hertz, suunnittelivat kokeen, joka vahvisti Bohrin hypoteesi pommittamalla elohopean atomeja elektronilla, ja he tekivät sen tietämättä edes Bohrin työ.

Kahdella muunnoksella Bohrin malli on säilynyt tähän päivään asti, vaikka useimmat nykyaikaiset fyysikot pitävät sitä likiarvona. Ensimmäinen muutos oli protonin löytäminen Rutherfordin toimesta vuonna 1920, ja toinen oli brittiläisen fyysikon James Chadwickin vuonna 1932 löytämä neutroni.

Nykyaikainen atomi on vahvistus Democrituksen hiukkasteoriasta, mutta se on myös jotain hylkäämistä. Atomit eivät osoittautu jakamattomiksi, ja se pätee myös niitä muodostaviin alkeishiukkasiin. Voit jakaa elektronit, protonit ja neutronit pienemmiksi hiukkasiksi, joita kutsutaan kvarkeiksi, ja voi olla jopa mahdollista jakaa kvarkki. Matka kaninreikää kohti ei ole kaukana.