רשימת התיאוריות האטומיות

התיאוריה האטומית התפתחה עוד מימי קדם. מדענים לקחו את ההשערה של חוקרים יוונים ובנו עליה בשונה תגליות ותיאוריות בנוגע לאטום, הנובע מהמילה היוונית "אטומוס", שמשמעותה בלתי ניתן לחלוקה. מאז, הקהילה המדעית גילתה שחלקיקים אלה מתחלקים עוד יותר לחלקיקי משנה הנקראים פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. עם זאת, השם "אטום" נתקע.

לאוציפוס ודמוקריטוס היו הראשונים שהציעו, במאה החמישית לפני הספירה, שכל החומר עשוי מיחידות זעירות הנקראות אטומים. שני הפילוסופים טענו כי מדובר בחלקיקים מוצקים ללא מבנה פנימי, ומגיעים במגוון צורות וגדלים. איכויות בלתי מוחשיות כמו טעם וצבע, על פי תיאוריה זו, היו עשויות אטומים. עם זאת, אריסטו התנגד בתוקף לרעיון זה, והקהילה המדעית לא הצליחה לשים לב אליו במשך מאות שנים.

בשנת 1808, כימאי אנגלי ג'ון דלטון בנה עוד יותר את התפיסה היוונית של אטומים. הוא הניח כי החומר עשוי מאטומים, שהם חלקיקים קטנים שאינם ניתנים לחלוקה. הוא גם הציע שלמרות שכל האטומים של יסוד אחד זהים, הם שונים לחלוטין מאלו שמרכיבים אלמנטים אחרים.

הפיזיקאי האנגלי ג'וזף ג'יי. תומסון הציע את תיאוריית "פודינג השזיפים" של האטום הניתן לחלוקה בשנת 1904, לאחר שגילה אלקטרונים בשנת 1897. המודל שלו הניח כי אטומים מורכבים מכדור גדול בעל טעינה חיובית משובץ אלקטרונים טעונים שלילית (הוא כינה אותם "גופות") כמו פרי בפודינג שזיפים. הוא שיער עוד כי המטען של מטען הכדור החיובי שווה למטענים השליליים של האלקטרונים. כיום אנו מכנים את החלקיקים הטעונים החיוביים פרוטונים, ואת השליליים אלקטרונים.

הפיזיקאי הבריטי ארנסט רתרפורד הציע מודל גרעיני של האטום, שבו קיים גרעין, בשנת 1911. הוא גילה גם פעילות בחלק זה, כלומר תנועה של פרוטונים ואלקטרונים בתוך החלק המרכזי של האטום. עוד הוא הניח כי מספר הפרוטונים באטום שווה למספר האלקטרונים. הוא גם שיער כי קיימים חלקיקים ניטרליים יותר. אלה זכו לכינוי נויטרונים.

הפיזיקאי הדני נילס בוהר הציע בשנת 1913 מודל פלנטרי, שבו אלקטרונים סובבים על הגרעין בדיוק כשכוכבי הלכת מקיפים את השמש. בזמן שהאלקטרונים נמצאים במסלול, יש להם את מה שכינה בוהר "אנרגיה קבועה". כאשר החלקיקים האלה לספוג אנרגיה ומעבר למסלול גבוה יותר, התיאוריה של בוהר מתייחסת אליהם כאל "נרגשים" אלקטרונים. כאשר האלקטרונים חוזרים למסלולם המקורי, הם מפיצים את האנרגיה הזו כקרינה אלקטרומגנטית.

מעשרות שנים של מחקר מדוקדק של אלפי מדענים, התיאוריה האטומית הנוכחית מתבססת על עבודות שנעשו בשנות השלושים על ידי אלברט איינשטיין, ורנר הייזנברג ואחרים. כמו בתיאוריות הקודמות, האטום מורכב מגרעין מרכזי וכבד המוקף במספר אלקטרונים. בניגוד לתיאוריות קודמות שטיפלו באלקטרונים, פרוטונים וחלקיקים זעירים אחרים כ"גושים "מוצקים מוגדרים, תורת הקוונטים המודרנית. מתייחס אליהם כאל "עננים;" סטטיסטיים באופן מוזר, אתה יכול למדוד את המהירות שלהם במדויק, או את מיקומם, אך לא את שניהם באותה מידה זְמַן. במקום שאלקטרונים יתנהגו ככוכבי לכת המקיפים מסלולים אליפטיים מתנהגים היטב, הם מסתחררים בעננים מטושטשים בצורות שונות. אטומים, ואז הופכים פחות לכדורי ביליארד קשים ומדויקים ויותר לספוגים קפיצים ועגולים. ולמרות היותם חומר "מוצק", הם יכולים להציג תכונות דמויות גל כגון אורך גל ודפוסי הפרעה.

כאשר מדענים הביטו באטומים עם מכשירים חזקים יותר ויותר, הם גילו כי הפרוטונים והנייטרונים שהרכיבו את הגרעין עשויים בתורם מחלקיקים קטנים עוד יותר. בשנות ה -60, הפיזיקאים מאריי גל-מאן וג'ורג 'צווייג כינו את החלקיקים הללו "קווארקים", תוך שאילת מילה המשמשת ברומן של ג'יימס ג'ויס. הקווארקים מגיעים בזנים כמו "למעלה", "למטה", "עליון" ו "תחתון". פרוטונים ונייטרונים נוצרים מצרורות של שלושה קווארקים כל אחד: "למעלה", "למטה" ו"מעלה "ו-" למטה "," למעלה "ו"מטה" בהתאמה.