ატომური თეორიების ჩამონათვალი

ატომური თეორია უძველესი დროიდან ვითარდებოდა. მეცნიერებმა მიიღეს ბერძენი მეცნიერების ჰიპოთეზა და ააშენეს მასზე განსხვავებული აღმოჩენები და თეორიები ატომთან დაკავშირებით, რაც მომდინარეობს ბერძნული სიტყვიდან "ატომოსი", რაც ნიშნავს განუყოფელი. მას შემდეგ, სამეცნიერო საზოგადოებამ აღმოაჩინა, რომ ეს ნაწილაკები კიდევ იყოფა ნაწილაკებად, რომლებსაც ეწოდება პროტონები, ნეიტრონები და ელექტრონები. ამის მიუხედავად, სახელი "ატომი" დაფიქსირდა.

მეხუთე საუკუნეში ლეიკიპუსმა და დემოკრიტემ პირველმა შესთავაზეს, რომ ყველა მასალა მზადდება პატარა ერთეულებისაგან, რომლებსაც ატომები ეწოდება. ორი ფილოსოფოსი მიიჩნევდა, რომ ეს იყო მყარი ნაწილაკები, შინაგანი სტრუქტურის გარეშე და სხვადასხვა ფორმისა და ზომის იყო. არამატერიალური თვისებები, როგორიცაა გემო და ფერი, ამ თეორიის თანახმად, მზადდებოდა ატომებისაგან. ამასთან, არისტოტელე მტკიცედ ეწინააღმდეგებოდა ამ იდეას და სამეცნიერო საზოგადოებამ საუკუნეების განმავლობაში ვერ მიაქცია მას სერიოზული ყურადღება.

1808 წელს ინგლისელმა ქიმიკოსმა ჯონ დალტონმა კიდევ უფრო ააგო ბერძნული ცნება ატომების შესახებ. მან დაადგინა, რომ მატერია შედგება ატომებისაგან, რომლებიც მცირე განუყოფელი ნაწილაკებია. მან ასევე შემოგვთავაზა, რომ მიუხედავად იმისა, რომ ერთი ელემენტის ყველა ატომი იდენტურია, ისინი სრულიად განსხვავდებიან სხვა ელემენტებისგან.

ინგლისელი ფიზიკოსი ჯოზეფ ჯ. ტომსონმა შესთავაზა დაყოფილი ატომის "ქლიავის პუდინგის" თეორია 1904 წელს, 1897 წელს ელექტრონების აღმოჩენის შემდეგ. მისი მოდელის თანახმად, ატომები შედგება დიდი დადებითად დამუხტული სფეროსგან, რომელიც განლაგებულია უარყოფითად დამუხტული ელექტრონებით (მან მათ "კორპუსკებს" უწოდა), როგორიცაა ხილი ქლიავის პუდინგში. მან შემდგომში წამოაყენა ჰიპოთეზა, რომ პოზიტიური სფეროს მუხტის მუხტი ტოლია ელექტრონების უარყოფითი მუხტებისა. დღეს პოზიტიურად დამუხტულ ნაწილაკებს პროტონებს, ხოლო ნეგატიურებს - ელექტრონებს ვუწოდებთ.

ბრიტანელმა ფიზიკოსმა ერნესტ რეზერფორდმა 1911 წელს შემოგვთავაზა ატომის ბირთვული მოდელი, რომელშიც ბირთვი არსებობს. მან ასევე აღმოაჩინა აქტივობა ამ ნაწილში, კერძოდ, პროტონისა და ელექტრონის მოძრაობა ატომის ცენტრალურ ნაწილში. მან შემდგომში დაადგინა, რომ ატომში პროტონების რაოდენობა უდრის ელექტრონებს. მან ასევე თქვა ჰიპოთეზა, რომ უფრო ნეიტრალური ნაწილაკები არსებობს. ეს ცნობილი გახდა როგორც ნეიტრონები.

დანიელმა ფიზიკოსმა ნილს ბორმა 1913 წელს შემოგვთავაზა პლანეტარული მოდელი, რომელშიც ელექტრონები ბრუნავს ბირთვის გარშემო, ისევე როგორც პლანეტები მზის გარშემო. მიუხედავად იმისა, რომ ელექტრონები ორბიტაზე იმყოფებიან, მათ აქვთ ის, რასაც ბორმა უწოდა "მუდმივი ენერგია". როდესაც ეს ნაწილაკები შთანთქავს ენერგიას და გადადის უფრო მაღალ ორბიტაზე, ბორის თეორია მათ "აღელვებულს" უწოდებს ელექტრონები. როდესაც ელექტრონები დაუბრუნდებიან თავდაპირველ ორბიტას, ისინი ამ ენერგიას გასცემენ, როგორც ელექტრომაგნიტური გამოსხივება.

ათასობით მეცნიერის ათწლეულების განმავლობაში შრომატევადი კვლევის შედეგად, ამჟამინდელი ატომური თეორია ემყარება 1930-იან წლებში ალბერტ აინშტაინის, ვერნერ ჰაიზენბერგის და სხვების მიერ შესრულებულ სამუშაოს. როგორც ადრინდელი თეორიების შემთხვევაში, ატომიც შედგება ცენტრალური, მძიმე ბირთვისგან, რომელიც გარშემორტყმულია მთელი რიგი ელექტრონებით. ადრინდელი თეორიებისგან განსხვავებით, რომლებიც ელექტრონებს, პროტონებსა და სხვა წვრილ ნაწილაკებს მკურნალობდნენ, როგორც განსაზღვრულ მყარ "სიმსივნეებს", თანამედროვე კვანტური თეორია ეპყრობა მათ, როგორც სტატისტიკური "ღრუბლები"; უცნაურია, რომ შეგიძლიათ ზუსტად გაზომოთ მათი სიჩქარე, ან მათი ადგილმდებარეობა, მაგრამ არა ერთდროულად დრო იმის ნაცვლად, რომ ელექტრონები მოიქცნენ, როგორც პლანეტები, რომლებიც კარგად მოქცეულ ელიფსურ ბილიკებში ბრუნავენ, ისინი მორევდნენ სხვადასხვა ფორმის ბუნდოვან ღრუბლებში. ატომები, შემდეგ უფრო ნაკლებად მოსწონთ მკაცრ, ზუსტ ბილიარდის ბურთებს და უფრო ჰგავს გაზაფხულის, მრგვალ ღრუბლებს. მიუხედავად იმისა, რომ "მყარი" მატერიაა, მათ შეუძლიათ გამოავლინონ ტალღის მსგავსი თვისებები, როგორიცაა ტალღის სიგრძე და ჩარევის ნიმუშები.

როდესაც მეცნიერები უფრო და უფრო ძლიერი ინსტრუმენტებით ათვალიერებდნენ ატომებს, მათ აღმოაჩინეს, რომ ბირთვი შედგენილი პროტონები და ნეიტრონები, თავის მხრივ, კიდევ უფრო მცირე ნაწილაკებისგან იყო. 1960-იან წლებში ფიზიკოსებმა მიურეი გელ-მანმა და ჯორჯ ცვაიგმა ამ ნაწილაკებს "კვარკები" უწოდეს და ჯეიმს ჯოისის რომანში გამოყენებული სიტყვა გამოიყენეს. კვარკები გვხვდება ისეთი ჯიშებით, როგორიცაა "ზემოთ", "ქვემოთ", "ზედა" და "ქვედა". პროტონები და ნეიტრონები წარმოიქმნება თითოეული კვარკის შეკვრისგან: შესაბამისად "ზემოთ", "ქვემოთ" და "ზემოთ" და "ქვემოთ", "ზემოთ" და "ქვემოთ".