Historia Atomu

Historia atomu to fascynujący temat. Na łamach naszej strony niejednokrotnie wspominaliśmy o energetyce jądrowej, broni atomowej czy innych reakcjach powiązanych z atomem. Czym jest jednak sam atom? Jest to podstawowy składnik materii – w jego skład wchodzi małe dodatnio naładowane jądro o dużej gęstości, które otoczone jest przez chmurę elektronową o ujemnym ładunku elektrycznym. Samo słowo go określającego pochodzi z języka greckiego od átomos i oznacza coś czego nie da się przeciąć albo podzielić. W tym artykule poznamy historię powstawania tego określenia, czyli jak filozoficzna koncepcja stała się podstawą dla badań naukowych.

Historia atomu - początki koncepcji atomowej budowy cząsteczek

Koncepcja materii zbudowanej z mikroskopijnych, niepodzielnych składników była znana już w okresie starożytnym. Nie opierał się jednak na żadnych dowodach naukowych, wtedy zresztą nie istniały jeszcze metody badawcze, znane nam współcześnie. Wszystko to stanowiło część rozważań ówczesnych filozofów, którzy trudzili się kwestią koncepcji natury rzeczywistości. Charakterystyczne cechy tychże składników był w różny sposób opisywane przez różne szkoły filozoficzne. Często przyznawano im wymiar duchowy. Istnienie atomów w znaczeniu zbliżonym do współczesnego zostało przyjęte dopiero w XVIIIw. Wtedy okazało się, że pozwala ono na opisanie praw chemii.

Najdawniejsze odniesienia do atomów można odnaleźć w pismach, które były poświęcone dźinizmowi, wierze obecnej na obszarze Indii w VI w. p.n.e. Około 450r. p.n.e. Demokryt wprowadził termin átomos – co znaczy niepodzielny. W latach 50 p.n.e. Lukrecjusz twierdził, że świat złożony jest tylko z pustki i atomów. Choć były to rozmyślania wyłącznie filozoficzne, współczesna nauka zaadaptowała tę nazwę.

W XII w. w alchemii sformułowano koncepcję korpuskularyzmu, za jej autora uważany jest alchemik, który podpisywał się jako Geber. Według tej koncepcji, wszelkie obiekty fizyczne posiadają zewnętrzną i wewnętrzną warstwę złożoną z mikroskopijnych cząstek. W 1624r. Poglądy atomistyczne zostały odnowione przez Pierre’a Gassendi w 1624r., a w 1661r. Robert Boyle opublikował traktat, w którym stwierdził, że materia zbudowana jest z wielu różnych korpuskuł zamiast z czterech żywiołów. Koncepcję tę wykorzystał później Izaak Newton do opracowania swojej korpuskularnej teorii świata.

Historia atomu - badania naukowe i powstanie modelu Atomu

Punktem przełomowym w historii badań nad atomem było odkrycie elektronów w 1897r. Przez J.J. Thomsona, który odkrył je badając promieniowanie katodowe. Doszedł wtedy do wniosku, że znajdują się one w każdym atomie, a tym samym obalił tezę, że są one ostatecznymi, niepodzielnymi elementami materii. Stworzył pierwszy model struktury atomu, w którym elektrony naładowane ujemnie unoszą się w jednorodnej, dodatnio naładowanej kuli. Krótko po tym, w 1909r. model ten został obalona przez Geigera, Rutherforda oraz Marsden, gdy odkryli oni, że niewielka część cząstek alfa jest odbijalna, a było to niezgodne z przewidywaniami w modelu Thomsona. Na tych podwalinach powstał nowy model atomu, w którym ładunek dodatni większość jego masy są skupione w niewielkim jądrze w jego centrum, a ujemnie naładowane elektrony krążą wokół jądra.

W 1938r. Niemiecki chemik Otto Hahn, skierował strumień neutronów na atomy uranu, aby stworzyć cięższe pierwiastki. W ten sposób powstał bar. Zaledwie rok później Otto Frisch i Lise Meitner potwierdzili, że to doświadczenie było pierwszym rozbiciem jądra atomowego sztucznie wywołanym przez człowieka. Po 1950r. budowa detektorów cząstek i akceleratorów pozwoliła fizykom na badania wyników zderzeń atomów, które poruszały się z dużymi prędkościami. W ten sposób dokonano odkrycia dziesiątek, a potem setek nowych cząstek.

Ich struktura została wyjaśniona w 1964r. kiedy to niezależnie od siebie Gell-Mann i G. Zweig wprowadzili pojęcie kwarków. Neutrony i protony stały się hadronami, cząsteczkami zbudowanymi z kwarków. Na tej bazie stworzono znany nam dzisiaj model standardowy, który objaśnia strukturę jądra atomowego w oparciu o kwarki oraz siły jakim one podlegają.