İçerik
- Demokritus Parçacık Teorisi
- Atomların Varlığını Kanıtlamak için Demokritus Deneyi
- John Dalton ve Modern Atom Kuramı
- Parçacık Teorisi Kuantumla Buluşuyor
- Modern Atom
Maddenin parçacık teorisi, formüle edildiği kadar keşfedilmedi ve bu formülasyon antik Yunanistan'da başladı.
Dünyanın küçücük, bölünmez parçacıklardan oluştuğu fikrini kavramış olan kişi, 460-3770 yılları arasında yaşamış olan filozof Demokritus'tur. Fikrini ispatlamak için bir deney yaptı ve Democritus deneyi bugün aşırı derecede basit görünse de, modern madde anlayışının merkezinde yer alan atom kavramının doğmasına yardımcı oldu.
Deneyi izleyen yüzyıllarda, Democritus parçacık teorisi pek ilerleme kaydetmedi, ancak on dokuzuncu yüzyılın başında, İngiliz kimyager ve fizikçi John Dalton (1766 - 1844) tarafından ele geçirildi.
Dalton çalışmaları, Thompson, Rutherford, Bohr, Planck ve Einstein gibi isimleri içeren modern fizik ekibinin bir araya gelmesine kadar bir yüzyılın daha iyi bir bölümünde neredeyse hiç değişmedi. Kıvılcımlar uçmaya başladığında ve dünya nükleer çağa girdiğinde.
Demokritus Parçacık Teorisi
"Demokrasi" kelimesi isminden türetilmiş gibi gözüküyor, ancak Democritus politik bir filozof değildi. Bu kelime aslında Yunanca kelimelerden geliyor. demolar"insanlar" anlamına gelir ve kratein"kural" demek.
Neşeliliğe verdiği önem nedeniyle "güleryüzlü filozof" olarak bilinen Democritus, bir başka önemli sözü daha da bozdu: atom. Evrendeki her şeyi oluşturan küçük parçacıklara atıfta bulundu. atomoskesilemez veya bölünemez demektir.
Bu, bilime olan öncü tek katkısı değildi. Democritus, Samanyolu’ndan gördüğümüz ışığın çok sayıda bireysel yıldızın birleşik ışığı olduğunu ilk belirten de oldu. Ayrıca başka gezegenlerin varlığını önerdi ve hatta bugünün biliminin en ileri noktasında olan bir fikir olan birden fazla evrenin varlığını öne sürdü.
Aristoteles'e (384 - 322 BCE) göre Democritus, insan ruhunun ateş atomlarından ve yer atomlarından oluştuğuna inanıyordu. Bu, Aristoteles'in dünyanın hava, ateş, toprak ve suyun dört elementinden oluştuğu ve elementlerin oranının maddenin özelliklerini belirlediği inancına aykırıydı.
Aristoteles, elementlerin Orta Çağ boyunca Felsefe Taşı arayışını körükleyen bir fikir olan bir diğerine dönüştürülebileceğine bile inanıyordu.
Atomların Varlığını Kanıtlamak için Demokritus Deneyi
Ne Aristoteles ne de eşit derecede etkili Platon (yaklaşık 429 - 347 BCE), Democritus parçacık teorisine üye değildi ve "gülen filozof" un ciddiye alınması 2.000 yıl alacaktır. Bunun Democritus'un teorisini kanıtlamak için tasarladığı deneyle ilgisi daha inandırıcı değildi.
Democritus, bir taş ya da başka bir nesneyi alıp ikiye bölmeye devam ederseniz, sonunda bölünemeyeceği kadar küçük bir parçaya gelirsiniz. Bu deneyi bir deniz kabuğu ile gerçekleştirdiği ve kabuğunu daha küçük parçalara kesemediği ince bir toza indirdiğinde teoreminin ispatı olduğunu düşündü.
Democritus, olayların amaçlarının amaçlarından daha önemli olduğuna inanan Plato ve Aristoteles'in aksine materyalistti. Matematik ve geometride öncü biriydi ve o zaman dünyanın küresel olduğuna inanan o zamanlar birkaç insan arasındaydı. İkna edici bir şekilde ispatlayamasa bile, atom boşluğu çoğunlukla boş uzayda var, her biri diğer atomlarla bağlantı kurmasına izin veren küçük bir cırt tarzı kancalıydı, atomun modern bilimsel modelinden çok uzak değildi.
John Dalton ve Modern Atom Kuramı
Democritus teorisi doğru muydu? Cevap nitelikli bir evet, ancak 1800'e kadar bir olasılık olarak bile düşünülmedi. John Dalton, Fransız kimyager Joseph Proust tarafından geliştirilen Sabit Kompozisyon Yasası üzerinde çalışırken tekrar ziyaret etti. Prousts yasasını, başka bir Fransız Kimyager, Antoine Lavoisier tarafından keşfedilen Kütlenin Korunması Yasası'ndan takip ediyordu.
Sabit Kompozisyon Kanunu Saf bir bileşik numunesinin, nasıl elde edildiğine bakılmaksızın, her zaman aynı kütle oranlarında aynı elemanları içerdiğini belirtir. Dalton, bunun ancak maddenin atom olarak adlandırdığı bölünmez parçacıklardan oluşması halinde (başının bir başını Demokritus'a sallamakla) oluşması durumunda doğru olabileceğini anladı. Dalton yaptı madde ile ilgili dört ifade birlikte atom teorisini oluşturur:
Dalton atom teorisi on dokuzuncu yüzyılın çoğu için neredeyse hiç değişmedi.
Parçacık Teorisi Kuantumla Buluşuyor
On dokuzuncu yüzyıl boyunca, bir dalga ya da parçacık olarak yayılmış olsun, ışığın doğası hakkında tartışmalar azalıyordu. Birçok deney, dalga hipotezini doğruladı ve çoğu, korpüsküler olanı doğruladı. 1887'de Alman fizikçi Heinrich Hertz, bir kıvılcım aralığı jeneratörü ile deneyler yaparken fotoelektrik etkisini keşfetti. Bu keşif Hertz'in gerçekleştirdiğinden çok daha önemliydi.
O zamanlar İngiliz fizikçi J.J. Thompson, ilk atom altı parçacığı, elektronu, katod ışınlarının davranışını inceleyerek keşfetti. Keşfi, ışığı parladığınızda iletken bir levhadan elektriksel deşarjı neyin oluşturduğunu açıklamaya yardımcı oldu; fotoelektrik etki - ama deşarja neden olan ne de elektriksel darbenin gücünün ışık frekansıyla neden ilişkili olduğu değil. Çözüm 1914 yılına kadar beklemek zorunda kaldı.
Albert Einstein dışında hiçbiri, fotoelektrik etki denilen küçük enerji paketleri açısından kuantası. Bunlar 1900 yılında Alman fizikçi Max Planck tarafından önerilmişti. Einstein'ın açıklaması kuantum teorisini kanıtladı ve Nobel Ödülü'nü aldı.
Planck'in tasarladığı gibi Quanta, aynı anda hem parçacıklar hem de dalgalardı. Planck'a göre, ışık, her biri frekansı tarafından tanımlanan belirli bir enerjiye sahip olan fotonlar olarak adlandırılan kuantadan oluşuyordu. 1913 yılında Danimarkalı fizikçi Neils Bohr, 1911'de Yeni Zelandalı fizikçi Ernest Rutherford tarafından bir kuantum geçişi tarafından önerilen atomun gezegensel modelini vermek için Plancks teorisini kullandı.
Modern Atom
Atomun Bohrs modelinde, elektronlar bir foton ya da absorbe ederek yörüngeleri değiştirebilir, ancak fotonlar ayrı paketler olduğu için, elektronlar yalnızca belirli miktarlarda yörüngeleri değiştirebilir. İki deneyci, James Franck ve Gustav Hertz, cıva atomlarını elektronlarla bombardıman ederek Bohrs hipotezini doğrulayan bir deney tasarladılar ve Bohr'un çalışması hakkında bir şey bilmeden bile yaptılar.
İki değişiklikle, çoğu modern fizikçi bir yaklaşım olarak görse de, Bohrs modeli günümüze kadar gelmiştir. İlk değişiklik 1920'de Rutherford tarafından protonun keşfi, ikincisi ise 1932'de İngiliz fizikçi James Chadwick tarafından nötronun keşfi idi.
Modern atom, Democritus parçacık teorisinin bir onayıdır, fakat aynı zamanda bir reddedilme olanıdır. Atomlar bölünemez olmaları ve bu onları oluşturan temel parçacıklar için de geçerlidir. Elektronları, protonları ve nötronları kuark adı verilen daha küçük partiküllere bölebilirsiniz ve bir kuarkı alt bölmek bile mümkün olabilir. Tavşan deliğinden aşağıya yolculuk bitti.