Кто открыл теорию частиц?

Теория частиц материи была не столько открыта, сколько сформулирована, и эта формулировка началась в Древней Греции.

Считается, что идея о том, что мир состоит из крошечных неделимых частиц, принадлежит философу Демокриту, который жил с 460 по 370 год до нашей эры. Он разработал эксперимент, чтобы доказать свою идею, и хотя эксперимент Демокрита может показаться чрезмерно упрощенным сегодня это помогло родить концепцию атома, которая занимает центральное место в современном понимании иметь значение.

За столетия, последовавшие за экспериментом, теория частиц Демокрита не достигла большого прогресса, но на рубеже XIX века ею занялся английский химик и физик Джон Дальтон (1766 - 1844).

Работа Далтона оставалась практически неизменной на протяжении большей части столетия, пока к ней не подключилась группа современных физиков, в которую входили такие имена, как Томпсон, Резерфорд, Бор, Планк и Эйнштейн. Именно тогда начали лететь искры, и мир вступил в ядерный век.

Похоже, слово «демократия» произошло от его имени, но Демокрит не был политическим философом. Слово на самом деле происходит от греческих слов

Известный как «смеющийся философ» из-за того, что он придавал большое значение жизнерадостности, Демокрит придумал еще одно важное слово: атом. Он назвал маленькие частицы, из которых состоит все во Вселенной, атомос, что означает неразрезанный или неделимый.

Это был не единственный его новаторский вклад в науку. Демокрит был также первым, кто постулировал, что свет, который мы видим из Млечного Пути, представляет собой объединенный свет множества отдельных звезд. Он также предположил существование других планет и даже постулировал существование множественных вселенных - идея, которая сегодня находится на переднем крае науки.

Согласно Аристотелю (384 - 322 г. до н.э.), Демокрит считал, что человеческая душа состоит из атомов огня, а тело - из атомов земли. Это противоречило убеждению Аристотеля о том, что мир состоит из четырех элементов: воздуха, огня, земли и воды, и что соотношение элементов определяет характеристики материи.

Аристотель даже верил, что элементы могут быть преобразованы друг в друга, идея, которая подпитывала поиск Философского камня на протяжении всего средневековья.

Ни Аристотель, ни столь же влиятельный Платон (около 429 - 347 гг. До н.э.) не подписались под Теория частиц Демокрита, и потребуется 2000 лет, чтобы «смеющийся философ» стал известен шутки в сторону. Это могло иметь какое-то отношение к эксперименту, который Демокрит разработал, чтобы доказать свою теорию, которая была менее чем убедительной.

Демокрит рассуждал, что если вы возьмете камень или какой-нибудь другой предмет и продолжите делить его пополам, вы в конечном итоге получите кусок, который настолько мал, что его уже нельзя разделить. Говорят, что он провел этот эксперимент с морской раковиной, и когда он превратил раковину в мелкий порошок, который уже не мог разрезать на более мелкие части, он посчитал это доказательством своей теоремы.

Демокрит был материалистом, в отличие от Платона и Аристотеля, которые считали, что цели событий важнее их причин. Он был пионером в математике и геометрии и в то время был среди немногих людей, которые считали Землю сферической. Даже если он не мог убедительно это доказать, его концепция атомов, существующих в основном в пустом пространстве, каждый из которых имеет небольшую Крючок в виде липучки, который позволил ему соединяться с другими атомами, не так уж далек от современной научной модели атом.

Верна ли теория Демокрита? Ответ - положительное да, но это даже не рассматривалось как возможность до 1800 года. Именно тогда Джон Далтон вернулся к нему, когда работал над законом постоянного состава, предложенным французским химиком Жозефом Прустом. Закон Пруста прямо вытекал из Закона сохранения массы, открытого другим французским химиком, Антуаном Лавуазье.

Закон постоянного состава утверждает, что образец чистого соединения, независимо от способа его получения, всегда содержит одни и те же элементы в одинаковых массовых пропорциях. Дальтон понял, что это может быть правдой только в том случае, если материя состоит из неделимых частиц, которые он назвал атомами (кивнув Демокриту). Далтон сделал четыре утверждения о материи которые вместе составляют его атомную теорию:

• Вся материя состоит из неразрушимых и неделимых частиц, называемых атомами.
• Атомы конкретного элемента идентичны по массе и свойствам.
• Атомы могут объединяться, образуя соединения.
• Когда происходит химическая реакция, это происходит из-за перегруппировки атомов.

Атомная теория Дальтона оставалась практически неизменной на протяжении большей части девятнадцатого века.

На протяжении девятнадцатого века велись споры о природе света - распространяется ли он как волна или как частица. Многие эксперименты подтвердили волновую гипотезу, и многие другие подтвердили корпускулярную гипотезу. В 1887 году немецкий физик Генрих Герц открыл фотоэлектрический эффект, когда проводил эксперименты с генератором искрового разрядника. Это открытие оказалось гораздо более важным, чем предполагал Герц.

Примерно в то же время английский физик Дж. Дж. Томпсон открыл первую субатомную частицу, электрон, исследуя поведение катодных лучей. Его открытие помогло объяснить, что представляет собой электрический разряд от проводящей пластины, когда вы освещаете ее светом. фотоэлектрический эффект - но не то, что вызывает разряд, и не почему сила электрического импульса связана с частотой света. Решение пришлось ждать до 1914 года.

Никто иной, как Альберт Эйнштейн, объяснил фотоэлектрический эффект в терминах маленьких пакетов энергии, называемых кванты. Они были предложены немецким физиком Максом Планком в 1900 году. Объяснение Эйнштейна подтвердило квантовую теорию, и за это ему была присуждена Нобелевская премия.

Кванты, как их понимал Планк, были одновременно частицами и волнами. Согласно Планку, свет состоит из квантов, называемых фотонами, каждый из которых имеет определенную энергию, определяемую его частотой. В 1913 году датский физик Нилс Бор использовал теорию Планка, чтобы дать планетарную модель атома, предложенную новозеландским физиком Эрнестом Резерфордом в 1911 году, как квантовую замену.

В модели атома Бора электроны могут менять орбиты, излучая или поглощая фотон, но поскольку фотоны представляют собой дискретные пакеты, электроны могут изменять орбиты только в дискретных количествах. Два экспериментатора, Джеймс Франк и Густав Герц, разработали эксперимент, который подтвердил предположение Бора. гипотезу, бомбардируя атомы ртути электронами, и они сделали это, даже не зная о Работа Бора.

С двумя модификациями модель Бора сохранилась до настоящего времени, хотя большинство современных физиков считают ее приближением. Первой модификацией было открытие протона Резерфордом в 1920 году, а вторым - открытие нейтрона британским физиком Джеймсом Чедвиком в 1932 году.

Современный атом - это подтверждение теории частиц Демокрита, но это также и своего рода опровержение. Атомы оказываются неделимыми, и то же самое верно и для составляющих их элементарных частиц. Вы можете разделить электроны, протоны и нейтроны на более мелкие частицы, называемые кварками, и даже возможно разделить кварк. Путешествие по кроличьей норе далеко не закончено.