La teoria atomica si è evoluta fin dai tempi antichi. Gli scienziati hanno preso l'ipotesi degli studiosi greci e hanno costruito su di essa con le loro diverse scoperte e teorie sull'atomo, che deriva dalla parola greca "atomos", che significa indivisibile. Da allora, la comunità scientifica ha scoperto che queste particelle si dividono ulteriormente in sottoparticelle chiamate protoni, neutroni ed elettroni. Tuttavia, il nome "atomo" è rimasto.
Credenze dell'antica Grecia
Leucippo e Democrito furono i primi a proporre, nel V secolo a.C., che tutta la materia è costituita da minuscole unità chiamate atomi. I due filosofi sostenevano che si trattasse di particelle solide senza struttura interna e disponibili in una varietà di forme e dimensioni. Le qualità intangibili come il gusto e il colore, secondo questa teoria, erano fatte di atomi. Tuttavia, Aristotele si oppose fermamente a questa idea e la comunità scientifica non vi prestò seria attenzione per secoli.
La teoria di Dalton
Nel 1808, il chimico inglese John Dalton sviluppò ulteriormente la nozione greca di atomi. Ha postulato che la materia è fatta di atomi, che sono piccole particelle indivisibili. Ha anche proposto che mentre tutti gli atomi di un elemento sono identici, sono totalmente diversi da quelli che compongono gli altri elementi.
J.J. La teoria di Thomson
Il fisico inglese Joseph J. Thomson propose la teoria del "budino di prugne" dell'atomo divisibile nel 1904, dopo aver scoperto gli elettroni nel 1897. Il suo modello postulava che gli atomi fossero costituiti da una grande sfera carica positivamente tempestata di elettroni caricati negativamente (li chiamava "corpuscoli") come la frutta in un budino di prugne. Ha inoltre ipotizzato che la carica della carica della sfera positiva è uguale alle cariche negative degli elettroni. Oggi chiamiamo protoni le particelle cariche positive e elettroni quelle negative.
L'ipotesi di Rutherford
Il fisico britannico Ernest Rutherford propose un modello nucleare dell'atomo, in cui esiste un nucleo, nel 1911. Ha anche scoperto l'attività in questa parte, vale a dire il movimento di protoni ed elettroni all'interno della parte centrale dell'atomo. Ha inoltre postulato che il numero di protoni in un atomo è uguale a quello degli elettroni. Ha anche ipotizzato che esistano particelle più neutre. Questi sono conosciuti come neutroni.
La teoria di Bohr
Il fisico danese Niels Bohr propose nel 1913 un modello planetario, in cui gli elettroni ruotano attorno al nucleo proprio come i pianeti orbitano attorno al sole. Mentre gli elettroni sono in orbita, hanno quella che Bohr chiamò "energia costante". Quando queste particelle assorbono energia e passano in un'orbita più alta, la teoria di Bohr si riferisce a loro come "eccitati" elettroni. Quando gli elettroni ritornano nella loro orbita originale, emettono questa energia sotto forma di radiazione elettromagnetica.
Einstein, Heisenberg e la meccanica quantistica
Da decenni di minuziose ricerche di migliaia di scienziati, l'attuale teoria atomica si basa sul lavoro svolto negli anni '30 da Albert Einstein, Werner Heisenberg e altri. Come per le teorie precedenti, l'atomo è costituito da un nucleo centrale, pesante, circondato da un numero di elettroni. A differenza delle teorie precedenti che trattavano elettroni, protoni e altre minuscole particelle come "grumi" solidi definiti, la moderna teoria quantistica quantum li tratta come "nuvole" statistiche; stranamente, puoi misurare esattamente la loro velocità o le loro posizioni, ma non entrambe allo stesso modo tempo. Invece di comportarsi come pianeti che orbitano in percorsi ellittici ben educati, gli elettroni ruotano intorno in nuvole sfocate di varie forme. Gli atomi diventano quindi meno come palle da biliardo dure e precise e più come spugne elastiche e rotonde. E nonostante siano materia "solida", possono esibire proprietà ondulatorie come lunghezza d'onda e schemi di interferenza.
Teoria dei quark
Mentre gli scienziati hanno esaminato gli atomi con strumenti sempre più potenti, hanno scoperto che i protoni e i neutroni che componevano il nucleo erano a loro volta fatti di particelle ancora più piccole. Negli anni '60, i fisici Murray Gell-Mann e George Zweig chiamarono queste particelle "quark", prendendo in prestito una parola usata in un romanzo di James Joyce. I quark sono disponibili in varietà come "up", "down", "top" e "bottom". Protoni e neutroni sono formati da fasci di tre quark ciascuno: rispettivamente "up", "down" e "up" e "down", "up" e "down".