Атомная теория развивалась с древних времен. Ученые взяли гипотезу греческих ученых и развили ее с помощью своих различных открытия и теории об атоме, происходящие от греческого слова «atomos», что означает неделимый. С тех пор научное сообщество обнаружило, что эти частицы делятся на субчастицы, называемые протонами, нейтронами и электронами. Тем не менее название «атом» прижилось.
Древнегреческие верования
Левкипп и Демокрит были первыми, кто в V веке до нашей эры предположил, что вся материя состоит из крошечных единиц, называемых атомами. Два философа считали, что это твердые частицы без внутренней структуры, которые бывают разных форм и размеров. Согласно этой теории, нематериальные качества, такие как вкус и цвет, состоят из атомов. Однако Аристотель категорически противился этой идее, и научное сообщество веками не уделяло ей серьезного внимания.
Теория Далтона
В 1808 году английский химик Джон Дальтон развил греческое понятие атома. Он постулировал, что материя состоит из атомов, которые представляют собой небольшие неделимые частицы. Он также предположил, что, хотя все атомы одного элемента идентичны, они полностью отличаются от атомов, составляющих другие элементы.
J.J. Теория Томсона
Английский физик Джозеф Дж. Томсон предложил теорию делимого атома «сливового пудинга» в 1904 году, после открытия электронов в 1897 году. Его модель постулировала, что атомы состоят из большой положительно заряженной сферы, усеянной отрицательно заряженными электронами (он назвал их «корпускулами»), как фрукты в сливовом пудинге. Далее он предположил, что заряд положительной сферы равен отрицательному заряду электронов. Сегодня мы называем положительно заряженные частицы протонами, а отрицательные - электронами.
Гипотеза Резерфорда
Британский физик Эрнест Резерфорд предложил ядерную модель атома, в которой ядро существует, в 1911 году. Он также обнаружил активность в этой части, а именно движение протонов и электронов в центральной части атома. Далее он предположил, что количество протонов в атоме равно количеству электронов. Он также предположил, что существует больше нейтральных частиц. Они стали известны как нейтроны.
Теория Бора
Датский физик Нильс Бор предложил в 1913 году планетарную модель, в которой электроны вращаются вокруг ядра так же, как планеты вращаются вокруг Солнца. Пока электроны находятся на орбите, они обладают тем, что Бор назвал «постоянной энергией». Когда эти частицы поглощают энергию и переходят на более высокую орбиту, теория Бора называет их «возбужденными» электроны. Когда электроны возвращаются на свою первоначальную орбиту, они испускают эту энергию в виде электромагнитного излучения.
Эйнштейн, Гейзенберг и квантовая механика
В результате десятилетий кропотливых исследований тысяч ученых современная теория атома основывается на работе, проделанной в 1930-х годах Альбертом Эйнштейном, Вернером Гейзенбергом и другими. Как и в предыдущих теориях, атом состоит из центрального тяжелого ядра, окруженного множеством электронов. В отличие от более ранних теорий, которые рассматривали электроны, протоны и другие крошечные частицы как определенные твердые «глыбы», современная квантовая теория рассматривает их как статистические «облака»; как ни странно, вы можете точно измерить их скорость или их местоположение, но не то и другое одновременно время. Вместо того, чтобы вести себя как планеты, вращающиеся по правильным эллиптическим траекториям, они вращаются в нечетких облаках различной формы. Атомы становятся менее похожими на твердые и точные бильярдные шары и больше похожи на упругие круглые губки. И, несмотря на то, что они «твердое» вещество, они могут проявлять волнообразные свойства, такие как длина волны и интерференционные картины.
Теория кварков
Когда ученые смотрели на атомы с помощью все более мощных инструментов, они обнаружили, что протоны и нейтроны, составляющие ядро, в свою очередь, состоят из еще более мелких частиц. В 1960-х физики Мюррей Гелл-Манн и Джордж Цвейг назвали эти частицы «кварками», позаимствовав слово из романа Джеймса Джойса. Кварки бывают таких разновидностей, как «верхний», «нижний», «верхний» и «нижний». Протоны и нейтроны образуются из пучков по три кварка в каждом: «вверх», «вниз», «вверх» и «вниз», «вверх» и «вниз» соответственно.