世界のすべての物質が原子で構成されているという考えは、紀元前5世紀に生まれました。古代ギリシャの思想家デモクリトスが、存在するすべてのものは最小の移動粒子で構成されると示唆したときです。最も可能性が高いのは、意味がないわけではないということだけを想定することができます。デモクリトス後の何世紀にもわたって、原子は定期的に呼び戻されましたが、この仮説はそれらの遠い時代には人気がありませんでした。 19世紀には、原子の仮説が科学の地平線に再び現れました。
原子構造モデル
科学者たちは、現実世界の画像を十分に表現できるモデルを探していました。原子は非常に適切なモデルであることがわかりました。原子は見えませんが、それらを存在させることで、科学者は実験や自然の中で観察したことを説明できます。
科学者は、原子が存在することを証明するずっと前から、その存在を確信していました。モデルは機能しましたが、誰もその真実を証明できませんでした。たとえば、19世紀初頭、化学反応の法則を研究していた英国の科学者ジョンダルトンは、2つの物質が常に同じ一定の割合で化学的に反応することを発見しました。たとえば、1部の酸素と2部の水素を組み合わせると水になります。
これは、互いに質量が等しい1つの物質の原子が、別の物質の原子(つまり、異なる質量の原子)と結合していることを示唆しています。水の形成の場合、1つの酸素原子が2つの水素原子と結合します。原子モデルは、ダルトンが彼の実験で正確に観察したものを理解するのに役立ちました。原子の存在については、さらに単純な証拠があります。
水中に浮遊する花粉の粒子を顕微鏡で見ると、それらが無秩序な動きをしていることがわかります。どうして?科学者は、これは花粉粒子が科学者が分子と呼んだ多数の原子または原子のグループと衝突するという事実が原因であるかもしれないと示唆しました(例えば、水中の粒子は水分子と衝突します)。
原子は何で構成されていますか?
原子理論に同意した科学者は、原子は小さな帯電した粒子(正と負)で構成され、ボールのように原子で結合すると互いに中和し、原子全体を電気的に中性にするものと信じていました。しかし1907年、イギリスの物理学者アーネストラザフォードは彼の実験により、これが完全に真実ではないことを証明しました。
ラザフォードエクスペリエンス
ラザフォードは、正に帯電した粒子の高速ビームを金箔に衝突させました。彼は粒子がホイルを通過すると信じていました。いくつかの正に帯電した粒子が箔を飛んでいました。そして、いくつかはこれを行うことができませんでした。さらに、ホイルに隠された何らかの力が彼らを押しのけるかのように、彼らは実験者に跳ね返った。ラザフォードは驚いた。彼は、鍋を繊維紙で燃やし始め、鍋が陶芸家の額から飛んでいく様子を突然見たのと同じだと彼は言った。
惑星原子モデル-原子核
ラザフォードの実験は、原子仮説を確認し、原子がどのように機能するかを理解するのに役立ちました。正と負の粒子が原子内に均一に分布していないことが明らかになりました。これがそうであれば、ラザフォード実験の正に帯電した粒子はそのような力で反発されません。したがって、原子の核は中性ではありません。原子の中央には、粒子の密なボールがあります。つまり、原子の核と呼ばれる中央には、正に帯電した陽子と中性子があります。
核からかなり離れた場所では、負に帯電した粒子(電子)がその軌道を中心に回転します。正の電荷は負の電荷と値が等しいため、原子は全体として電気的に中性です。料金はかかりません。
しかし、コア自体は正電荷の集中です。ラザフォードの実験での正の粒子の多くは、金原子の正に帯電した核に近すぎて飛んだ。正の電荷は相互に反発し合うため、これらの粒子は実験者に向かって飛んでいきました。これは彼に原子が実際にどのように配置されるかという考えを促しました。
クォーク
陽子と中性子は、それ自体は小さいですが、クォークと呼ばれるさらに小さい粒子で構成されている粒子です。今日、科学者たちは陽子と中性子はクォークと呼ばれるさらに小さな粒子で構成されていると信じています。
クォークは、現実世界の原子の動作をよりよく説明する新しいモデルです。そして、科学者が以前に原子の存在についての実験的証拠を求めていたのと同じように、現在彼らはクォークの存在の実際の証拠を探しています。