Prima pagină Stiinta

Scurta istorie a Atomului

Cecilia Stroe | 09.05.2007 | ● Vizualizări: 7640
Scurta istorie a Atomului     Scurta istorie a Atomului + zoom
Galerie foto (19)

Particula primordiala, imperceptibila si indivizibila, a carei istorie incepe in urma cu 2.500 de ani, in Grecia Antica. Evolutia cunoasterii materiei, a descoperirii structurii atomice a realitatii, este in fapt un parcurs incalcit si dramatic, de la primele intuitii ale anticilor filosofi greci, pana la giganticele acceleratoare de particule de astazi si la energia curata a viitorului.

Celebrul fizician Richard Feynman spunea ca, daca toata cuceririle stiintifice ale umanitatii ar fi la un moment dat in pericol de a disparea, el nu le-ar spune urmasilor decat un singur lucru: "Totul este zamislit din atomi". De fapt, cu adevarat remarcabila este tocmai fascinanta calatorie a omenirii in adancurile materiei pentru a cunoaste secretele atomului - acest obiect invizibil care se afla la temelia realitatii Universului si care fundamenteaza acum intreaga fizica, chimie si biologie. O calatorie departe de a fi ajuns la final.

400 i.Hr. Filosoful grec Democrit dezvolta prima teorie atomica. El spune ca intreaga materie este alcatuita din particule micute, eterne, imuabile si indestructibile. Democrit a inventat termenul atom, derivat din grecescul atomos, adica indivizibil. Desi bazate pe simple intuitii, ideile filosofului s-au dovedit a fi remarcabil de corecte.

1803
Chimistul britanic John Dalton reinvie ideea lui Democrit conform careia atomii reprezinta „caramizile“ fundamentale ale materiei. Totusi, teoria atomica a lui Dalton se bazeaza mai curand pe un secol si jumatate de experimente chimice, decat pe simpla gandire filosofica.

1815 In cadrul unei ipoteze indraznete, chimistul britanic William Prout avanseaza ideea ca atomii tuturor elementelor sunt alcatuiti din multimi variabile de atomi de hidrogen.

1867 Important om de stiinta austriac din secolul al XIX-lea, Ludwig Boltzmann descopera legatura dintre comportamentul gazelor si atomii din care sunt alcatuiti acestia. El sugereaza ca atomii se afla intr-o con­stan­ta zgaltaire si ciocnire, in acord cu legile mecanicii.

1896 Radioactivitatea este descoperita din intamplare de fizicianul Henri Becquerel, in timp ce investiga fosforescenta sarurilor de uraniu. El remarca o sursa puternica de energie provenita din interiorul atomilor de uraniu, prima dovada ca atomii nu numai ca exista, dar trebuie sa aiba si o structura interna, de vreme ce sunt capabili sa produca o asemenea energie.

1897 Fizicianul britanic J.J. Thomson descopera electronul. Apoi, tot el propune primul model al structurii interne a atomului – model cunoscut sub numele de „placinta cu prune“. Potrivit acestuia, fiecare atom este o sfera de materie incarcata pozitiv, cu electronii negativi scufundati in ea, precum prunele intr-o placinta.

1900 Fizicianul german Max Planck anunta nasterea teoriei cuantice, propunand o ecuatie simpla prin care explica felul cum caldura este radiata de anumite obiecte. El sustine ca radiatia de caldura nu este un flux continuu, de felul unei unde, ci se transmite prin mici bulgari de energie. Si la ora actuala, teoria lui stiintifica este folosita pentru a explica felul cum se comporta atomii.

1902 Cea mai pretuita teorie din chimie – conform careia atomii sunt imuabili – este inmormantata de Ernest Rutherford (foto), om de stiinta din Noua Zeelanda, si de colegul sau Frederick Soddy. Ei dovedesc ca radioactivitatea este procesul prin care atomii unui element se transforma in atomii altui element. Cei doi cercetatori sunt considerati primii adevarati alchimisti.

1905 In anul de gratie in care isi publica studiul asupra teoriei relativitatii, Einstein dovedeste matematic si faptul ca atomii exista. Savantul deduce ecuatii matematice care descriu modul cum vibratiile moleculelor de apa pot determina granulele de polen suspendate in ea sa se izbeasca una de alta.

 

1911 Rutherford deduce structura interna corecta a atomilor, infirmand modelul propus anterior de J.J. Thomson. Indreptand un fascicul de particule radioactive in directia uneii folii subtiri de aur si detectand un anumit ricoseu, Rutherford realizeaza ca atomul poseda o slaba incarcatura pozitiva si este format dintr-un nucleu inconjurat de electroni care orbiteaza in jurul lui. Mare parte din atom reprezinta spatiu gol.

1913 Pe baza studiilor sale asupra radioactivitatii, chimistul britanic Frederick Soddy sugereaza ca fiecare element chimic se poate manifesta sub mai multe specii diferite, numite izotopi. Lucrarile lui Soddy i-au inspirat lui H.G. Wells romanul The World Set Free, in care bombe atomice sunt lansate intr-un razboi al viitorului. In acelasi an, fizicianul Niels Bohr (foto) extinde modelul lui Rutherford, in care atomul este o miniatura a siste­mului solar, introducand idei din teoria cuantica pentru a explica felul in care electronii absorb si emit lumina sarind de pe o orbita pe alta in jurul nucleului. Bohr a fost implicat si in fatidicul Manhattan Project (vezi 1945).

1914 Rutherford sugereaza ca toti atomii sunt alcatuiti din doua tipuri de particule: protoni si electroni. Dar nucleul atomic, „locuinta“ protonilor, este si mai greu decat ar trebui sa fie. Elementul-lipsa, neutronul, nu va fi descoperit decat abia dupa alti 18 ani.

1919 O vreme playboy si surfer, Francis Aston se intoarce la Cavendish Laboratory din Cambridge unde inventeaza spectrometrul de masa, un instrument de evaluare individuala a atomilor. El descopera 212 noi izotopi naturali.

1925 In luna ianuarie, fizicianul austriac Wolfgang Pauli pune bazele chimiei moderne anuntand principiul de excluziune. Acesta e intemeiat pe reguli cuantice care explica felul cum electronii se autoaranjeaza in interiorul atomilor. In vara aceluiasi an 1925, tanarul geniu german Werner Heisenberg (foto), aflat in convalescenta dupa o rinita alergica, pune bazele mecanicii matriciale, model matematic capabil sa explice universul atomic. Fizicienii se pot folosi de matrice pentru a intelege felul in care electronii se aranjeaza singuri in cadrul atomilor, structura nucleului si modul de aranjare a atomilor. De Craciun, fizicianul austriac Erwin Schrödinger are o aventura extraconjugala in Alpii elvetieni si, cu creativitatea matematica „infierbantata“ de amor, el descopera nici mai mult nici mai putin decat una dintre cele mai importante ecuatii ale fizicii. El considera ca electronii din atomi nu sunt particule, ci unde.

1927 A cincea Conferinta Solvay are loc la Bruxelles. Fizicienii se contrazic cu privire la sensul mecanicii cuantice, noua teorie a atomilor. Niels Bohr si tinerii sai discipoli, Heisenberg si Pauli, inving cu a lor „interpretare de la Copenhaga“, stabilind ca lumea din interiorul atomului este in mod natural inefabila.

1932 Neutronul – cel de-al treilea si ultimul ingredient al atomului – este descoperit de englezul James Chadwick, iar tabloul este acum complet. Atomii contin un nucleu alcatuit din protoni si neutroni, cu protonii orbitand in jurul nucleului. Intre timp, cursa divizarii atomului este castigata de englezul John Cockcroft (foto) si de asistentul sau, irlandezul Ernest Walton. In timpul unor experimente facute la Caven­dish Laboratory din Cambridge, ei bombardeaza atomii de litiu cu protoni si despart nucleele de litiu in doua.

1938
Fisiunea nucleara este descoperita de chimistul german Otto Hahn (foto) si de asistentul acestuia, Fritz Strassman. Rezultatele sunt explicate de fosta lor colega Lise Meitner, care descrie modul in care scindarea nucleelor atomilor de uraniu determina descarcari de energie in interior.

 
1945 America arunca bomba atomica asupra Japoniei, punand capat celui de-al doilea Razboi Mon­dial. In 1961, legat de bom­barda­mentele de la Hiroshima si Nagasaki, Robert Oppenheimer, seful Manhattan Project si „pa­rin­tele bombei atomice“, declara: „Nu am constiinta incar­cata. Oamenii de stiinta nu sunt delincventi. Munca noastra a adus schimbari in viata oa­me­ni­lor, dar cum au fost folosite aces­te schimbari este problema gu­vernantilor, nu a cercetatorilor.“

1948 Electrodinamica cuantica – cea mai exacta si influenta teorie atomica – este dezvoltata de Richard Feynman, Julian Schwinger si Sin-Itiro Tomonaga. Predictiile acestei teorii asupra felului in care electronii se comporta precum niste mici magneti sunt extrem de precise. Tot in acelasi an, fizicianul ruso-american George Gamow (foto) isi prezinta teoria cu privire la felul in care s-au format atomii in conditii de temperatura extrem de ridicata, imediat dupa nasterea Universului, la Big-Bang.

1956 Erwin Müller, un fizician germano-ame­rican, reali­zeaza prima fotografie a ato­milor. Folosindu-se de un microscop ionic, inventat de el insusi cu 20 de ani inainte, reuseste sa obtina imagini in care ionii in­dividuali (atomi care au pierdut sau au cas­tigat electroni) pot fi identificati in mod clar.

1957 Fred Hoyle (foto), cosmolog si astrofizician, publica lucrarea Sinteza elementelor in stele, impreuna cu William Fowler si Geoffrey & Margaret Burbidge, explicand felul cum iau nastere atomii in interiorul stelelor. Studiul este considerat si acum cel mai important din intreaga astrofizica.

1964 Astronomii Arno Penzias si Robert Wilson (foto) descopera „radiatia cosmica de fond“, ramasita luminoasa a Big-Bang-ului. Originea celor mai usoare elemente – hidrogenul si heliul – este acum stabilita. Tot in acest an, fizicianul ameri­can Murray Gell-Mann avanseaza ideea ca parti­culele din care sunt alcatuite nucleele atomice sunt compuse din entitati chiar si mai mici: quarcii.

1968 Validitatea teoremei lui Gell-Mann cu privire la quarci este demonstrata in cadrul unui experiment la Stanford Linear Accelerator din California, in care electroni cu mare incarcatura se ciocnesc cu protoni. Felul in care ei ricoseaza confirma existenta unei structuri mai profunde in interiorul protonului: trei quarci.

1981 Microscopul cu efect de tunel (STM) este inventat de Gerd Binning si Heinrich Rohrer in laboratorul IBM din Elvetia. Instrumentul le permite cercetatorilor sa vizualizeze si sa localizeze pozitia atomilor prin determinarea regiunilor cu mare densitate a electronilor, fiind folosit in analiza moleculelor de ADN.

1996 La MIT, Wolfgang Ketterle si echipa sa prezinta primul laser atomic. Acest instru­ment genereaza mai curand un fascicul de atomi, decat unul luminos. In viitor ar putea avea multe aplicatii, in mod deosebit in domeniul nanotehnologiilor.

2006 Cel mai greu atom din lume este creat la laboratorul Flerov din Rusia si este denumit elementul 118 sau ununoctium. Desi in clipa de fata detine recordul mondial in postura de cel mai greu atom, doar trei dintre nucleele lui au fost observate, deoarece „traiesc“ doar o fractiune de secunda.

Foto: Guliver, Photos

 
FACTS

Inapoi in atom - Zece adevaruri fascinante

1. Atomii sunt spatiu gol in proportie de 99,9%. Daca tot spatiul ne-ar fi scos din atomii corpului, am „intra la apa“, ajungand la dimensiunile unui graunte de sare.
2. Daca am aplica acelasi tratament intregii rase umane, sase miliarde de oameni ar incapea in interiorul unui singur mar.
3. Daca nucleul atomic ar avea dimensiunea unei mingi de fotbal, cel mai apropiat electron s-ar afla cam la 800 metri distanta de el. 4. Exista mai multi atomi intr-un singur pahar cu apa decat pahare cu apa in toate oceanele lumii.
5. Cei mai multi atomi s-au format la cateva minute dupa nasterea Universului.
6. Restul atomilor s-au „copt“ in interiorul stelelor care au explodat ca supernove cu miliarde de ani in urma.
7. Exista un trilion de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de trilioane de atomi in Univers. Un numar cu 72 de zerouri in coada.
8. 1% din suieratul pe care il auzim cand schimbam posturile la radio este ecoul Big Bang-ului.
9. Toti atomii din Univers sunt compusi din doua tipuri de particule elementare: electroni si quarci.
10. Cercetatorii pot acum deplasa fiecare atom folosind fasciculele laser ca pe niste pensete.

Viitorul 2010.
Fascicule de atomi de carbon vor fi folosite in mod curent la tratarea cancerului.
2030. Abilitatea de a manipula atomi si molecule ii va face pe oamenii de stiinta sa creeze materiale inteligente, ale caror forme, temperaturi si proprietati electrice vor putea fi manipulate in fel si chip.
2040. Reactoarele in care atomii fuzioneaza pentru a imita procesele care au loc in Soare vor furniza omenirii energia curata: fuziunea nucleara.
2050. Racirea atomilor pana aproape de zero absolut ar putea fi calea de a construi un computer cuantic capabil sa efectueze calcule superrapide prin intermediul a diferite siretlicuri ale lumii cuanticii.
 
Tag-uri: atomul