รายชื่อทฤษฎีอะตอม

ทฤษฎีอะตอมมีวิวัฒนาการมาตั้งแต่สมัยโบราณ นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้สมมติฐานของนักวิชาการชาวกรีกและได้สร้างสมมติฐานนี้ขึ้นมาโดยมีความแตกต่างกัน การค้นพบและทฤษฎีเกี่ยวกับอะตอม ซึ่งมาจากคำภาษากรีกว่า "atomos" หมายถึง แบ่งแยกไม่ได้ ตั้งแต่นั้นมา ชุมชนวิทยาศาสตร์ได้ค้นพบว่าอนุภาคเหล่านี้ยังแบ่งออกเป็นอนุภาคย่อยที่เรียกว่าโปรตอน นิวตรอน และอิเล็กตรอน อย่างไรก็ตาม ชื่อ "อะตอม" ยังคงติดอยู่

Leucippus และ Democritus เป็นคนแรกที่เสนอในศตวรรษที่ 5 ก่อนคริสต์ศักราชว่าสสารทั้งหมดประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ ที่เรียกว่าอะตอม นักปรัชญาสองคนถือกันว่าสิ่งเหล่านี้เป็นอนุภาคของแข็งที่ไม่มีโครงสร้างภายใน และมีรูปร่างและขนาดที่หลากหลาย คุณสมบัติที่จับต้องไม่ได้เช่นรสชาติและสีตามทฤษฎีนี้ประกอบด้วยอะตอม อย่างไรก็ตาม อริสโตเติลคัดค้านแนวคิดนี้อย่างรุนแรง และชุมชนวิทยาศาสตร์ไม่ได้ให้ความสนใจอย่างจริงจังกับแนวคิดนี้มานานหลายศตวรรษ

ในปี 1808 นักเคมีชาวอังกฤษ John Dalton ได้สร้างแนวคิดเกี่ยวกับอะตอมของกรีก เขาตั้งสมมติฐานว่าสสารประกอบด้วยอะตอม ซึ่งเป็นอนุภาคขนาดเล็กที่แบ่งแยกไม่ได้ นอกจากนี้ เขายังเสนอว่าแม้อะตอมทั้งหมดของธาตุหนึ่งจะเหมือนกัน แต่ก็แตกต่างอย่างสิ้นเชิงจากอะตอมที่ประกอบเป็นธาตุอื่นๆ

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ โจเซฟ เจ. ทอมสันเสนอทฤษฎี "พุดดิ้งพลัม" ของอะตอมที่แบ่งได้ในปี พ.ศ. 2447 หลังจากค้นพบอิเล็กตรอนในปี พ.ศ. 2440 แบบจำลองของเขาตั้งสมมติฐานว่าอะตอมประกอบด้วยทรงกลมขนาดใหญ่ที่มีประจุบวกซึ่งมีอิเล็กตรอนที่มีประจุลบ (เขาเรียกว่า "คลังข้อมูล") เหมือนผลไม้ในพุดดิ้งพลัม เขาตั้งสมมติฐานเพิ่มเติมว่าประจุของประจุของทรงกลมบวกมีค่าเท่ากับประจุลบของอิเล็กตรอน วันนี้เราเรียกอนุภาคที่มีประจุบวกว่าโปรตอน และอิเล็กตรอนที่เป็นประจุลบ

นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ Ernest Rutherford เสนอแบบจำลองนิวเคลียร์ของอะตอมซึ่งมีนิวเคลียสอยู่ในปี 1911 นอกจากนี้ เขายังค้นพบกิจกรรมในส่วนนี้ กล่าวคือ การเคลื่อนที่ของโปรตอนและอิเล็กตรอนภายในส่วนกลางของอะตอม เขาตั้งสมมติฐานเพิ่มเติมว่าจำนวนโปรตอนในอะตอมเท่ากับจำนวนอิเล็กตรอน เขายังตั้งสมมติฐานว่ามีอนุภาคที่เป็นกลางมากขึ้น สิ่งเหล่านี้เรียกว่านิวตรอน

นักฟิสิกส์ชาวเดนมาร์ก Niels Bohr เสนอแบบจำลองดาวเคราะห์ในปี 1913 ซึ่งอิเล็กตรอนจะหมุนรอบนิวเคลียสเช่นเดียวกับที่ดาวเคราะห์โคจรรอบดวงอาทิตย์ ในขณะที่อิเล็กตรอนอยู่ในวงโคจร แต่ก็มีสิ่งที่บอร์เรียกว่า "พลังงานคงที่" เมื่ออนุภาคเหล่านี้ ดูดซับพลังงานและเปลี่ยนไปสู่วงโคจรที่สูงขึ้น ทฤษฎีของบอร์เรียกพวกมันว่า "ตื่นเต้น" อิเล็กตรอน เมื่ออิเล็กตรอนกลับสู่วงโคจรเดิม พวกมันจะปล่อยพลังงานนี้เป็นรังสีแม่เหล็กไฟฟ้า

จากการวิจัยอย่างอุตสาหะมานานหลายทศวรรษจากนักวิทยาศาสตร์หลายพันคน ทฤษฎีอะตอมในปัจจุบันต่อยอดจากงานที่ทำในช่วงทศวรรษที่ 1930 โดย Albert Einstein, Werner Heisenberg และคนอื่นๆ เช่นเดียวกับทฤษฎีก่อนหน้านี้ อะตอมประกอบด้วยนิวเคลียสหนักที่อยู่ตรงกลางล้อมรอบด้วยอิเล็กตรอนจำนวนหนึ่ง แตกต่างจากทฤษฎีก่อนหน้านี้ที่ถือว่าอิเล็กตรอน โปรตอน และอนุภาคขนาดเล็กอื่นๆ เป็น "ก้อน" ที่เป็นของแข็งแน่นอน ทฤษฎีควอนตัมสมัยใหม่ ถือว่าพวกเขาเป็น "เมฆ" ทางสถิติ น่าแปลกที่คุณสามารถวัดความเร็วได้อย่างแม่นยำหรือตำแหน่งของพวกเขา แต่ไม่ใช่ทั้งสองอย่างเดียวกัน เวลา. แทนที่จะเป็นอิเล็กตรอนที่ทำตัวเป็นดาวเคราะห์ที่โคจรอยู่ในเส้นทางวงรีที่ประพฤติตัวดี พวกมันจะหมุนวนไปรอบๆ ในก้อนเมฆที่คลุมเครือในรูปทรงต่างๆ อะตอมจะกลายเป็นเหมือนลูกบิลเลียดที่แข็งและแม่นยำน้อยลง และเหมือนฟองน้ำทรงกลมที่สปริงตัว และถึงแม้จะเป็นสสารที่ "แข็ง" แต่ก็สามารถแสดงคุณสมบัติคล้ายคลื่น เช่น ความยาวของคลื่นและรูปแบบการรบกวนได้

เมื่อนักวิทยาศาสตร์มองดูอะตอมด้วยเครื่องมือที่ทรงพลังมากขึ้น พวกเขาค้นพบว่าโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบขึ้นเป็นนิวเคลียสนั้นสร้างจากอนุภาคที่เล็กกว่าด้วยซ้ำ ในปี 1960 นักฟิสิกส์ Murray Gell-Mann และ George Zweig เรียกอนุภาคเหล่านี้ว่า "ควาร์ก" โดยยืมคำที่ใช้ในนวนิยายของ James Joyce ควาร์กมีหลายแบบ เช่น "ขึ้น" "ลง" "บน" และ "ล่าง" โปรตอนและนิวตรอนเกิดขึ้นจากการรวมกลุ่มของควาร์กสามตัวแต่ละตัว: "ขึ้น" "ลง" และ "ขึ้น" และ "ลง" "ขึ้น" และ "ลง" ตามลำดับ