Хто відкрив теорію частинок?

Теорія частинок речовини була відкрита не стільки, скільки була сформульована, і це формулювання розпочалось у Стародавній Греції.

Людиною, якій приписують ідею про те, що світ складається з крихітних, неподільних частинок, є філософ Демокріт, який жив з 460 по 370 р. До н. Е. Він розробив експеримент, щоб довести свою ідею, і хоча експеримент Демокріта може здатися надто спрощеним сьогодні це допомогло породити поняття атома, яке є центральним для сучасного розуміння матерія.

У століття, що послідували за експериментом, теорія частинок Демокріта не мала значного прогресу, але на рубежі дев'ятнадцятого століття ним зайнявся англійський хімік і фізик Джон Далтон (1766 - 1844).

Праця Далтона залишалася практично незмінною протягом більшої частини століття, поки не долучилася команда сучасних фізиків, до складу якої входили такі імена, як Томпсон, Резерфорд, Бор, Планк та Ейнштейн. Саме тоді почали літати іскри, і світ увійшов у ядерну еру.

Це звучить так, ніби слово "демократія" могло походити від його імені, але Демокріт не був політичним філософом. Це слово насправді походить від грецьких слів

Відомий як "сміється філософ" через велике значення, яке він надавав життєрадісності, Демокріт справді вигадав ще одне важливе слово: атом. Він називав дрібні частинки, з яких складається все у Всесвіті атомос, що означає нездійснюваний або неподільний.

Це був не єдиний його новаторський внесок у науку. Демокріт також був першим, хто заявив, що світло, яке ми бачимо від Чумацького Шляху, є поєднаним світлом безлічі окремих зірок. Він також запропонував існування інших планет і навіть постулював існування безлічі всесвітів, ідея, яка сьогодні є на передньому краї науки.

За словами Арістотеля (384 - 322 рр. До н. Е.), Демокріт вважав, що людська душа складається з атомів вогню і тіла атомів землі. Це суперечило думці Арістотеля про те, що світ складається з чотирьох стихій повітря, вогню, землі та води, і що співвідношення елементів визначає характеристики речовини.

Арістотель навіть вважав, що елементи можуть трансформуватися один в одного, ідея, яка підживлювала пошук Філософського каменю протягом Середньовіччя.

Ні Арістотель, ні не менш впливовий Платон (близько 429 - 347 рр. До н. Е.) Не підписалися на Теорія частинок Демокріта, і для того, щоб взяти "сміється філософа", знадобиться 2000 років серйозно. Це може мати щось спільне з експериментом, який Демокріт задумав, щоб довести свою теорію, яка була менш ніж переконливою.

Демокріт міркував, що якщо взяти камінь або якийсь інший предмет і продовжувати ділити його навпіл, ви врешті дійдете до шматка, який настільки малий, що його більше не можна ділити. Кажуть, що він проводив цей експеримент з черепашкою, і коли він скоротив шкаралупу до тонкого порошку, який він уже не міг нарізати на менші шматочки, він вважав це доказом своєї теореми.

Демокріт був матеріалістом, на відміну від Платона та Арістотеля, які вважали, що цілі подій важливіші за їх причини. Він був піонером у математиці та геометрії, і на той час він був серед небагатьох людей, які вважали, що земля сферична. Навіть якщо він не зміг переконливо довести це, його концепція атомів існує переважно в порожньому просторі, у кожного з них мало гачок на липучці, що дозволив йому з'єднуватися з іншими атомами, чи не настільки віддалений від сучасної наукової моделі атом.

Чи була теорія Демокріта правильною? Відповідь - кваліфіковане так, але це навіть не розглядалося як можливість до 1800 року. Саме тоді Джон Далтон переглянув його, коли працював над Законом постійного складу, висунутим французьким хіміком Джозефом Прустом. Закон Пруста безпосередньо випливав із Закону збереження маси, який був відкритий іншим французьким хіміком Антуаном Лавуазьє.

Закон постійного складу стверджує, що зразок чистого з'єднання, яким би способом його не отримували, завжди містить однакові елементи в однакових масових пропорціях. Далтон зрозумів, що це може бути правдою лише в тому випадку, якщо б матерія складалася з неподільних частинок, які він називав атомами (кивком голови Демокріту). Далтон зробив чотири твердження про матерію що разом складають його атомну теорію:

• Вся речовина складається з незнищенних і неподільних частинок, які називаються атомами.
• Атоми конкретного елемента однакові за масою та властивостями.
• Атоми можуть поєднуватися, утворюючи сполуки.
• Коли відбувається хімічна реакція, це відбувається внаслідок перебудови атомів.

Атомна теорія Дальтона залишалася практично незмінною протягом більшої частини XIX століття.

Протягом дев’ятнадцятого століття тривала суперечка про природу світла - чи поширюється воно у вигляді хвилі чи частки. Багато експериментів підтвердили хвильову гіпотезу, а багато інших підтвердили корпускулярну. У 1887 р. Німецький фізик Генріх Герц відкрив фотоелектричний ефект, проводячи експерименти з генератором іскрового зазору. Це відкриття виявилося набагато важливішим, ніж усвідомлював Герц.

Приблизно в той час англійський фізик Дж. Томпсон відкрив першу субатомну частинку - електрон, дослідивши поведінку катодних променів. Його відкриття допомогло пояснити, що являє собою електричний розряд від провідної пластини, коли ти світиш на неї світло - що є фотоелектричний ефект - але не те, що спричиняє розряд, і чому сила електричного імпульсу пов’язана з частотою світла. Рішення довелося почекати до 1914 року.

Ніхто інший, як Альберт Ейнштейн, пояснив фотоефект термінами маленьких пакетів енергії кванти. Їх запропонував німецький фізик Макс Планк в 1900 році. Пояснення Ейнштейна довели квантову теорію, і йому за це присудили Нобелівську премію.

Кванти, як їх задумував Планк, були одночасно і частинками, і хвилями. За Планком, світло складалося з квантів, званих фотонами, кожен з яких мав певну енергію, що визначається частотою. У 1913 р. Датський фізик Нілс Бор використав теорію Планка, щоб надати планетарну модель атома, запропоновану новозеландським фізиком Ернестом Резерфордом в 1911 р., Квантовим результатом.

У моделі атома Бора електрони можуть змінювати орбіти, випромінюючи або поглинаючи фотон, але оскільки фотони є дискретними пакетами, електрони можуть змінювати орбіти лише в дискретних кількостях. Два експериментатори, Джеймс Франк і Густав Герц, розробили експеримент, який підтвердив експеримент Бора гіпотеза, бомбардуючи атоми ртуті електронами, і вони зробили це, навіть не підозрюючи про це Робота Бора.

За допомогою двох модифікацій модель Бора дійшла до нашого часу, хоча більшість сучасних фізиків вважає її наближенням. Першою модифікацією було відкриття протона Резерфордом у 1920 р., А другою - відкриття нейтрона британським фізиком Джеймсом Чадвіком у 1932 р.

Сучасний атом є підтвердженням теорії частинок Демокріта, але це також щось на зразок відмови. Атоми виявляються неподільними, і це також стосується елементарних частинок, що їх складають. Ви можете розділити електрони, протони та нейтрони на більш дрібні частинки, які називаються кварками, і, можливо, навіть можна поділити кварк. Подорож по кролячій норі далеко не закінчена.