Kas atrado dalelių teoriją?

Dalelių teorija materijos buvo ne tiek atrasta, kiek buvo suformuluota, ir ši formuluotė prasidėjo senovės Graikijoje.

Asmuo, kuriam priskiriama mintis, kad pasaulis susideda iš mažų, nedalomų dalelių, yra filosofas Demokritas, gyvenęs nuo 460 iki 370 m. Pr. M. Jis sumanė įrodyti savo idėją ir nors „Democritus“ eksperimentas gali pasirodyti pernelyg paprastas šiandien tai padėjo pagimdyti atomo sampratą, kuri yra pagrindinė šiuolaikiniam supratimui reikalas.

Per amžius, sekusius po eksperimento, „Democritus“ dalelių teorija nepadarė didelės pažangos, tačiau XIX a. sandūroje jį perėmė anglų chemikas ir fizikas Johnas Daltonas (1766 m. - 1844).

Daltono darbas beveik visą šimtmetį išliko nepakitęs, kol įsitraukė šiuolaikinių fizikų brigada, kurioje dalyvavo tokie vardai kaip Thompson, Rutherford, Bohr, Planck ir Einstein. Štai tada pradėjo sklisti kibirkštys, o pasaulis įžengė į branduolinį amžių.

Atrodo, tarsi žodis „demokratija“ galėjo būti kilęs iš jo vardo, tačiau Demokritas nebuvo politinis filosofas. Žodis iš tikrųjų kilęs iš graikų kalbos žodžių

Žinomas kaip „besijuokiantis filosofas“ dėl didelės svarbos linksmumui, Demokritas išmetė dar vieną svarbų žodį: atomas. Jis nurodė mažas daleles, iš kurių susidaro viskas visatoje atomos, o tai reiškia nekarpomą arba nedalomą.

Tai nebuvo vienintelis novatoriškas jo indėlis į mokslą. Demokritas taip pat pirmasis pareiškė, kad šviesa, kurią matome Paukščių Taku, yra daugybės atskirų žvaigždžių sujungta šviesa. Jis taip pat pasiūlė kitų planetų egzistavimą ir netgi postuliavo kelių visatų egzistavimą - idėja, kuri šiandien yra mokslo pažangiausiose vietose.

Pasak Aristotelio (384 - 322 m. Pr. M. E.), Demokritas tikėjo, kad žmogaus siela susideda iš ugnies atomų ir žemės atomų kūno. Tai prieštaravo Aristotelio įsitikinimui, kad pasaulis susideda iš keturių oro, ugnies, žemės ir vandens elementų ir kad elementų santykis nulemia materijos savybes.

Aristotelis netgi tikėjo, kad elementai gali būti paversti vienas kitu - idėja, skatinanti Filosofo akmens paieškas per visus viduramžius.

Nei Aristotelis, nei toks pat įtakingas Platonas (apie 429–347 m. Pr. M. E.) Nepasirašė „Demokrito“ dalelių teorija, o „besijuokiančio filosofo“ paėmimas užtruko 2000 metų rimtai. Tai gali turėti ką nors bendro su eksperimentu, kurį Demokritas sugalvojo įrodyti savo teoriją, kuris buvo mažiau nei įtikinamas.

„Demokritas“ samprotavo, kad jei paimi akmenį ar kokį kitą daiktą ir toliau jį dalini per pusę, galų gale prieini prie tokio mažo gabalo, kad jo nebegalima padalyti. Teigiama, kad jis atliko šį eksperimentą su kriaukle ir, kai sumažino lukštą iki smulkių miltelių, kurių nebegalėjo supjaustyti mažesniais gabalėliais, jis laikė tą savo teoremos įrodymą.

Demokritas buvo materialistas, skirtingai nei Platonas ir Aristotelis, kurie manė, kad įvykių tikslai yra svarbesni už jų priežastis. Jis buvo matematikos ir geometrijos pradininkas ir tuo metu buvo tarp nedaugelio žmonių, manančių, kad žemė yra sferinė. Net jei jis negalėjo to įtikinamai įrodyti, jo atomų samprata egzistuoja dažniausiai tuščioje erdvėje, kurių kiekvienas turi po truputį velcro stiliaus kablys, leidęs jam prisijungti prie kitų atomų, nėra taip toli nuo šiuolaikinio mokslinio modelio atomas.

Ar Demokrito teorija buvo teisinga? Atsakymas yra teigiamas, tačiau iki 1800 m. Jis net nebuvo svarstomas kaip galimybė. Štai tada Jonas Daltonas jį peržiūrėjo, kai dirbo prie prancūzų chemiko Josepho Prousto sukurto pastovios sudėties dėsnio. Prousto įstatymas tiesiogiai atitiko Mišių išsaugojimo įstatymą, kurį atrado kitas prancūzų chemikas Antoine'as Lavoisier.

Nuolatinio komponavimo dėsnis teigia, kad gryno junginio mėginyje, nesvarbu, kaip jis gautas, visada yra tie patys elementai tomis pačiomis masės proporcijomis. Daltonas suprato, kad tai gali būti tiesa tik tuo atveju, jei materija susideda iš nedalomų dalelių, kurias jis pavadino atomais (linktelėdamas galva į Demokritą). Daltonas padarė keturi teiginiai apie materiją kurie kartu sudaro jo atominę teoriją:

• Visa materija susideda iš nesunaikinamų ir nedalomų dalelių, vadinamų atomais.
• Konkretaus elemento atomai yra identiški masės ir savybių atžvilgiu.
• Atomai gali jungtis ir sudaryti junginius.
• Kai įvyksta cheminė reakcija, tai vyksta dėl atomų pertvarkymo.

Daltono atominė teorija beveik visą XIX amžių išliko nepakitusi.

Visą XIX amžių kilo diskusijos apie šviesos prigimtį - ar ji sklinda kaip banga, ar dalelė. Daugelis eksperimentų patvirtino bangų hipotezę, o dar daugiau - ir korpuskulinę. 1887 m. Vokiečių fizikas Heinrichas Hertzas, atlikdamas eksperimentus su kibirkščių tarpų generatoriumi, atrado fotoelektrinį efektą. Šis atradimas pasirodė kur kas svarbesnis, nei suprato Hertzas.

Maždaug tuo metu anglų fizikas J.J. Thompsonas atrado pirmąją subatominę dalelę - elektroną - ištirdamas katodo spindulių elgesį. Jo atradimas padėjo paaiškinti, kas yra elektros laidumas iš laidžios plokštės, kai jūs ją apšviečiate fotoelektrinis efektas - bet ne tai, kas sukelia iškrovą, nei kodėl elektrinio impulso stiprumas yra susijęs su šviesos dažniu. Sprendimo teko laukti iki 1914 m.

Niekas kitas, išskyrus Albertą Einšteiną, fotoelektrinį efektą paaiškino mažais vadinamais energijos pakeliais kvantai. Tai 1900 m. Pasiūlė vokiečių fizikas Maxas Planckas. Einšteino paaiškinimas įrodė kvantinę teoriją ir už tai jam buvo suteikta Nobelio premija.

Kvanta, kaip juos sumanė Planckas, tuo pačiu metu buvo ir dalelės, ir bangos. Pasak Plancko, šviesa buvo sudaryta iš kvantų, vadinamų fotonais, kurių kiekvieno energija buvo apibrėžta pagal savo dažnį. 1913 m. Danų fizikas Neilsas Bohras panaudojo Plancko teoriją, kad suteiktų atomo planetos modelį, kurį 1911 m. Pasiūlė Naujosios Zelandijos fizikas Ernestas Rutherfordas, kvantinį perdavimą.

Pagal Bohro atomo modelį elektronai gali pakeisti orbitą, skleisdami arba sugerdami fotoną, tačiau kadangi fotonai yra atskiros pakuotės, elektronai gali pakeisti orbitą tik atskirais kiekiais. Du eksperimentatoriai, Jamesas Franckas ir Gustavas Hertzas, sukūrė eksperimentą, kuris patvirtino Bohr'ą hipotezė bombarduodama gyvsidabrio atomus elektronais, ir jie tai padarė net nežinodami Bohro darbas.

Su dviem modifikacijomis Bohro modelis išliko iki šių dienų, nors dauguma šiuolaikinių fizikų tai laiko apytiksliu. Pirmoji modifikacija buvo Rutherfordo protono atradimas 1920 m., O antrasis - neutrono atradimas britų fiziko Jameso Chadwicko 1932 m.

Šiuolaikinis atomas yra „Democritus“ dalelių teorijos patvirtinimas, tačiau tai taip pat yra kažkas atsisakymo. Pasirodo, kad atomai nėra nedalomi, ir tai pasakytina apie juos sudarančias elementarias daleles. Galite suskirstyti elektronus, protonus ir neutronus į mažesnes daleles, vadinamas kvarkais, ir netgi gali būti įmanoma padalinti kvarką. Kelionė triušio skylute toli gražu nesibaigė.