De atoomtheorie is sinds de oudheid geëvolueerd. Wetenschappers hebben de hypothese van Griekse geleerden overgenomen en daarop voortgebouwd met hun verschillende ontdekkingen en theorieën over het atoom, dat is afgeleid van het Griekse woord 'atomos', wat betekent: ondeelbaar. Sindsdien heeft de wetenschappelijke gemeenschap ontdekt dat deze deeltjes zich verder verdelen in subdeeltjes die protonen, neutronen en elektronen worden genoemd. Toch is de naam "atoom" blijven hangen.
Oude Griekse overtuigingen
Leucippus en Democritus waren de eersten die in de vijfde eeuw voor Christus suggereerden dat alle materie bestaat uit kleine eenheden die atomen worden genoemd. De twee filosofen waren van mening dat dit vaste deeltjes waren zonder interne structuur en in verschillende vormen en maten verkrijgbaar waren. Immateriële eigenschappen zoals smaak en kleur werden volgens deze theorie gemaakt van atomen. Aristoteles was echter fel gekant tegen dit idee en de wetenschappelijke gemeenschap besteedde er eeuwenlang geen serieuze aandacht aan.
De theorie van Dalton
In 1808 bouwde de Engelse scheikundige John Dalton verder op het Griekse begrip atomen. Hij stelde dat materie bestaat uit atomen, kleine ondeelbare deeltjes. Hij stelde ook voor dat, hoewel alle atomen van één element identiek zijn, ze totaal verschillend zijn van die waaruit andere elementen bestaan.
JJ Theorie van Thomson
Engelse natuurkundige Joseph J. Thomson stelde in 1904 de "pruimenpudding" -theorie van het deelbare atoom voor, nadat hij in 1897 elektronen had ontdekt. Zijn model stelde dat atomen bestaan uit een grote positief geladen bol bezaaid met negatief geladen elektronen (hij noemde ze 'lichaampjes') zoals fruit in een pruimenpudding. Hij veronderstelde verder dat de lading van de lading van de positieve bol gelijk is aan de negatieve ladingen van de elektronen. Tegenwoordig noemen we de positief geladen deeltjes protonen, en de negatieve elektronen.
Rutherfords hypothese
De Britse natuurkundige Ernest Rutherford stelde in 1911 een nucleair model voor van het atoom, waarin een kern bestaat. Hij ontdekte ook activiteit in dit deel, namelijk de beweging van protonen en elektronen binnen het centrale deel van het atoom. Hij stelde verder dat het aantal protonen in een atoom gelijk is aan dat van de elektronen. Hij veronderstelde ook dat er meer neutrale deeltjes bestaan. Deze zijn bekend geworden als neutronen.
Theorie van Bohr
De Deense natuurkundige Niels Bohr stelde in 1913 een planetair model voor, waarin elektronen om de kern draaien, net zoals de planeten om de zon draaien. Terwijl de elektronen in een baan om de aarde zijn, hebben ze wat Bohr 'constante energie' noemde. Wanneer deze deeltjes energie absorberen en overgaan naar een hogere baan, noemt de theorie van Bohr ze "opgewonden" elektronen. Wanneer de elektronen terugkeren naar hun oorspronkelijke baan, geven ze deze energie af als elektromagnetische straling.
Einstein, Heisenberg en kwantummechanica
Op basis van tientallen jaren nauwgezet onderzoek door duizenden wetenschappers, bouwt de huidige atoomtheorie voort op het werk dat in de jaren dertig door Albert Einstein, Werner Heisenberg en anderen is gedaan. Net als bij de eerdere theorieën bestaat het atoom uit een centrale, zware kern omringd door een aantal elektronen. In tegenstelling tot eerdere theorieën die elektronen, protonen en andere kleine deeltjes als duidelijke vaste "klontjes" behandelden, moderne kwantumtheorie behandelt ze als statistische "wolken"; vreemd genoeg kun je hun snelheid precies meten, of hun locaties, maar niet beide tegelijk tijd. In plaats van dat elektronen zich gedragen als planeten die ronddraaien in goed opgevoede elliptische banen, dwarrelen ze rond in wazige wolken van verschillende vormen. Atomen worden dan minder harde, precieze biljartballen en meer veerkrachtige, ronde sponzen. En ondanks dat ze "vaste" materie zijn, kunnen ze golfachtige eigenschappen vertonen, zoals golflengte en interferentiepatronen.
Quark-theorie
Toen wetenschappers met steeds krachtiger instrumenten naar atomen keken, ontdekten ze dat de protonen en neutronen waaruit de kern bestond op hun beurt uit nog kleinere deeltjes bestonden. In de jaren zestig noemden natuurkundigen Murray Gell-Mann en George Zweig deze deeltjes 'quarks', waarbij ze een woord leenden dat in een roman van James Joyce werd gebruikt. Quarks zijn er in variëteiten zoals "up", "down", "top" en "bottom". Protonen en neutronen worden gevormd uit bundels van elk drie quarks: respectievelijk "up", "down" en "up" en "down", "up" en "down".