Siapa Penemu Teori Partikel?

Teori partikel materi tidak begitu banyak ditemukan seperti yang dirumuskan, dan formulasi itu dimulai di Yunani kuno.

Orang yang dianggap telah memahami gagasan bahwa dunia terdiri dari partikel-partikel kecil yang tidak dapat dibagi adalah filsuf Democritus, yang hidup dari tahun 460 hingga 370 SM. Dia merancang sebuah eksperimen untuk membuktikan idenya, dan sementara eksperimen Democritus mungkin tampak terlalu sederhana hari ini, itu membantu melahirkan konsep atom, yang merupakan pusat pemahaman modern tentang masalah.

Selama berabad-abad setelah eksperimen, teori partikel Democritus tidak membuat banyak kemajuan, tapi— pada pergantian abad kesembilan belas, itu diambil oleh ahli kimia dan fisikawan Inggris John Dalton (1766 - 1844).

Pekerjaan Dalton hampir tidak berubah selama lebih dari satu abad sampai sekelompok fisikawan modern yang termasuk nama-nama seperti Thompson, Rutherford, Bohr, Planck dan Einstein terlibat. Saat itulah percikan api mulai beterbangan, dan dunia memasuki zaman nuklir.

Kedengarannya seolah-olah kata "demokrasi" mungkin berasal dari namanya, tetapi Democritus bukanlah seorang filsuf politik. Kata itu sebenarnya berasal dari kata Yunani demo, yang berarti "rakyat", dan kratin, yang berarti "memerintah".

Dikenal sebagai "filsuf tertawa" karena pentingnya keceriaan, Democritus menciptakan kata penting lainnya: atom. Dia menyebut partikel kecil yang membentuk segala sesuatu di alam semesta sebagai atomo, yang berarti tidak dapat dipotong atau tidak dapat dibagi.

Ini bukan satu-satunya kontribusi perintisnya terhadap sains. Democritus juga orang pertama yang menyatakan bahwa cahaya yang kita lihat dari Bima Sakti adalah cahaya gabungan dari banyak bintang individu. Dia juga mengusulkan keberadaan planet lain dan bahkan mendalilkan keberadaan beberapa alam semesta, sebuah ide yang berada di ujung tombak sains saat ini.

Menurut Aristoteles (384 - 322 SM), Democritus percaya bahwa jiwa manusia terdiri dari atom api dan tubuh atom bumi. Ini bertentangan dengan keyakinan Aristoteles bahwa dunia terdiri dari empat unsur udara, api, tanah dan air, dan rasio unsur-unsur menentukan karakteristik materi.

Aristoteles bahkan percaya bahwa unsur-unsur dapat diubah menjadi satu sama lain, sebuah gagasan yang mendorong pencarian Batu Bertuah sepanjang Abad Pertengahan.

Baik Aristoteles maupun Plato yang sama-sama berpengaruh (sekitar 429 - 347 SM) tidak menganut Teori partikel Democritus, dan butuh 2.000 tahun untuk mengambil "filsuf yang tertawa" serius. Itu mungkin ada hubungannya dengan eksperimen yang dirancang Democritus untuk membuktikan teorinya, yang kurang meyakinkan.

Democritus beralasan bahwa jika Anda mengambil batu atau benda lain dan terus membaginya menjadi dua, Anda akhirnya akan mendapatkan potongan yang sangat kecil sehingga tidak dapat dibagi lagi. Dikatakan bahwa dia melakukan percobaan ini dengan kerang, dan ketika dia mereduksi cangkang menjadi bubuk halus yang tidak bisa lagi dipotong menjadi potongan-potongan kecil, dia menganggap itu sebagai bukti teoremanya.

Democritus adalah seorang materialis, tidak seperti Plato dan Aristoteles, yang percaya bahwa tujuan peristiwa lebih penting daripada penyebabnya. Dia adalah pelopor dalam matematika dan geometri, dan dia termasuk di antara sedikit orang pada saat itu yang percaya bahwa bumi itu bulat. Bahkan jika dia tidak dapat membuktikannya secara meyakinkan, konsepsinya tentang atom sebagian besar ada di ruang kosong, masing-masing memiliki sedikit pengait gaya velcro yang memungkinkannya terhubung dengan atom lain, tidak terlalu jauh dari model ilmiah modern atom.

Apakah teori Democritus benar? Jawabannya adalah ya yang memenuhi syarat, tetapi itu bahkan tidak dianggap sebagai kemungkinan sampai tahun 1800. Saat itulah John Dalton mengunjunginya kembali saat dia mengerjakan Hukum Komposisi Konstan yang diajukan oleh ahli kimia Prancis Joseph Proust. Hukum Proust mengikuti langsung dari Hukum Kekekalan Massa, yang telah ditemukan oleh Kimiawan Prancis lainnya, Antoine Lavoisier.

Hukum Komposisi Konstan menyatakan bahwa sampel senyawa murni, bagaimanapun caranya diperoleh, selalu mengandung unsur-unsur yang sama dalam proporsi massa yang sama. Dalton menyadari ini hanya bisa benar jika materi terdiri dari partikel tak terpisahkan, yang disebut atom (dengan anggukan kepala untuk Democritus). Dalton buatan empat pernyataan tentang materi yang bersama-sama membentuk teori atomnya:

• Semua materi terdiri dari partikel yang tidak dapat dihancurkan dan tidak dapat dibagi lagi yang disebut atom.
• Atom-atom dari suatu unsur tertentu memiliki massa dan sifat yang identik.
• Atom dapat bergabung membentuk senyawa.
• Ketika reaksi kimia terjadi, itu karena penataan ulang atom.

Teori atom Dalton tetap hampir tidak berubah untuk sebagian besar abad kesembilan belas.

Sepanjang abad kesembilan belas, perdebatan telah berkecamuk tentang sifat cahaya - apakah itu merambat sebagai gelombang atau partikel. Banyak percobaan mengkonfirmasi hipotesis gelombang, dan banyak lagi yang mengkonfirmasi hipotesis sel. Pada tahun 1887, fisikawan Jerman Heinrich Hertz menemukan efek fotolistrik ketika dia melakukan eksperimen dengan generator celah percikan. Penemuan ini terbukti jauh lebih penting daripada yang disadari Hertz.

Sekitar waktu itu, fisikawan Inggris J.J. Thompson menemukan partikel subatomik pertama, elektron, dengan memeriksa perilaku sinar katoda. Penemuannya membantu menjelaskan apa yang merupakan pelepasan listrik dari pelat konduktor ketika Anda menyinarinya - yang merupakan efek fotoelektrik – tetapi bukan apa yang menyebabkan pelepasan atau mengapa kekuatan impuls listrik terkait dengan frekuensi cahaya. Solusinya harus menunggu sampai tahun 1914.

Tidak lain adalah Albert Einstein yang menjelaskan efek fotolistrik dalam bentuk paket-paket kecil energi yang disebut kuanta. Ini telah diusulkan oleh fisikawan Jerman Max Planck pada tahun 1900. Penjelasan Einstein membuktikan teori kuantum, dan dia dianugerahi Hadiah Nobel untuk itu.

Quanta, seperti yang dikandung Planck, adalah partikel dan gelombang pada saat yang bersamaan. Menurut Planck, cahaya terdiri dari kuanta yang disebut foton, yang masing-masing memiliki energi tertentu yang ditentukan oleh frekuensinya. Pada tahun 1913, fisikawan Denmark Neils Bohr menggunakan teori Planck untuk memberikan model atom planet, yang telah diusulkan oleh fisikawan Selandia Baru Ernest Rutherford pada tahun 1911, sebuah quantum do-over.

Dalam model atom Bohr, elektron dapat mengubah orbit dengan memancarkan atau menyerap foton, tetapi karena foton adalah paket diskrit, elektron hanya dapat mengubah orbit dalam jumlah diskrit. Dua peneliti, James Franck dan Gustav Hertz, merancang eksperimen yang mengkonfirmasi teori Bohr hipotesis dengan membombardir atom merkuri dengan elektron, dan mereka melakukannya tanpa mengetahui tentang Karya Bohr.

Dengan dua modifikasi, model Bohr bertahan hingga saat ini, meskipun sebagian besar fisikawan modern menganggapnya sebagai pendekatan. Modifikasi pertama adalah penemuan proton oleh Rutherford pada tahun 1920, dan yang kedua adalah penemuan neutron oleh fisikawan Inggris James Chadwick pada tahun 1932.

Atom modern adalah konfirmasi dari teori partikel Democritus, tetapi juga merupakan suatu penolakan. Atom ternyata tidak dapat dibagi, dan itu juga berlaku untuk partikel elementer yang menyusunnya. Anda dapat membagi elektron, proton, dan neutron menjadi partikel yang lebih kecil yang disebut quark, dan bahkan mungkin untuk membagi quark. Perjalanan menyusuri lubang kelinci masih jauh dari selesai.