2400 de ani în căutarea atomului - Theresa Doud

Vizionați lecția completă: http://ed.ted.com/lessons/the-2-400-year-search-for-the-atom-theresa-doud

De unde știm din ce este compusă materia? Căutarea atomului a durat mult: a început acum 2400 de ani cu activitatea unui filozof grec și a fost apoi continuată de către un quaker și câțiva savanți laureați ai premiului Nobel. Theresa Doud detaliază istoria teoriei atomice.

Lecție de Theresa Doud, animație de TED-Ed.

Ce au în comun
un filozof al Greciei antice,

un quaker din secolul XIX

și câștigătorii premiului Nobel?

Deși îi despart
peste 2400 de ani de istorie,

fiecare a contribuit cu un răspuns
la întrebarea eternă:

din ce sunt făcute lucrurile?

Prin 440 î.e.n. Democrit
a propus pentru prima oară

că toate lucrurile din lume
se compun din particule minuscule

înconjurate de spații goale.

A speculat chiar
că au dimensiuni și forme diferite

în funcție de substanța pe care o compun.

A denumit aceste particule „atomos”,
adică în greacă „indivizibil”.

Ideile lui au fost contrazise
de filozofii mai cunoscuți ai vremii.

De exemplu Aristotel
n-a fost deloc de acord,

afirmând în schimb că materia
se compune din patru elemente:

pământ, aer, apă și foc,

iar mulți din savanții care au urmat
au zis și ei la fel.

Atomii aveau să fie uitați până în 1808,

când un quaker, profesorul John Dalton,
a contestat teoria lui Aristotel.

În vreme ce atomismul lui Democrit
fusese pur teoretic,

Dalton a arătat că substanțele obișnuite
se descompun mereu în aceleași elemente

și în aceleași proporții.

Concluzia lui a fost că diferiții compuși

sunt combinații de atomi
ai diferitelor elemente,

fiecare având o mărime și o masă anume,

ce nu puteau fi nici creați
și nici distruși.

Deși a primit multe onoruri,

fiind quaker, Dalton a trăit
modest până la finalul vieții.

Teoria atomică era acum acceptată
de comunitatea științifică,

dar următorul pas important
urma să aibă loc peste aproape un secol,

când fizicianul J. J. Thomson
descoperea electronul în 1897.

În modelul său atomic,
așa-zisul „cozonac cu stafide”,

atomii erau prezentați ca sfere
de materie uniformă încărcată pozitiv

pline de electroni cu sarcină negativă.

Thomson a câștigat premiul Nobel în 1906
pentru descoperirea electronului,

însă modelul său atomic
nu a rezistat mult timp.

Acest lucru s-a datorat
studenților inteligenți pe care-i avea.

Unul din ei era Ernest Rutherford,

care avea să fie cunoscut
ca părintele erei nucleare.

Când studia efectele
razelor X asupra gazelor,

Rutherford și-a propus
să analizeze atomii în detaliu

bombardând o foiță subțire de aur
cu mici particule alfa încărcate pozitiv.

În modelul lui Thomson
sarcina pozitivă dispersată a atomului

n-ar fi fost nicăieri suficientă
pentru a devia particulele.

E ca și cum ai arunca mingi de tenis
printr-un ecran de hârtie subțire.

Dar deși majoritatea particulelor treceau,
unele ricoșau înapoi.

Asta sugerează că folia era ca un fel de
țesătură cu fire groase și ochiuri mari.

Rutherford a conchis că atomii
se compun în mare parte din spațiu gol

cu doar câțiva electroni,

în timp ce majoritatea masei
se concentrează în centru,

pe care l-a numit „nucleu”.

Particulele alfa treceau
prin spațiile goale,

însă ricoșau dacă se ciocneau
cu nucleul dens, încărcat pozitiv.

Dar teoria atomică încă nu era gata.

În 1913 un alt student a lui Thomson,
pe nume Niels Bohr,

a extins modelul nuclear a lui Rutherford.

Pe baza studiilor mai vechi
ale lui Max Planck și Albert Einstein

el a precizat că electronii
se învârtesc în jurul nucleului

având energii și distanțe fixe

și pot să sară de pe un nivel pe altul,
dar nu și să existe în spațiul dintre ele.

Modelul planetar al lui Bohr
a devenit favorit,

însă curând s-a împotmolit și el.

Experimentele au arătat că în loc
să fie particule discrete,

electronii se comportau simultan ca unde,

și nu se limitau
la un anumit punct din spațiu.

Prin formularea celebrului
„principiu al incertitudinii”

Werner Heisenberg a arătat
că e imposibil să se determine

atât poziția cât și viteza
exactă a electronilor

aflați pe orbită în atom.

Ideea că electronii nu pot fi localizați,

ci există într-o zonă de locuri posibile,

a dat naștere teoriei cuantice
actuale a atomului,

o teorie fascinantă ce ridică
o serie de probleme complexe

și ale cărei implicații
încă nu sunt înțelese pe deplin.

Deși cunoștințele noastre
despre atomi se schimbă mereu,

ideea de bază a atomilor s-a păstrat,

deci hai să ne bucurăm
de triumful teoriei atomice

cu un foc de artificii.

Când electronii din atom
sar între două niveluri de energie,

ei absorb sau emit energie ca lumină
cu o anumită lungime de undă

și astfel produc minunatele culori
pe care le vedem.

Ni-l putem imagina pe Democrit
privindu-le de undeva,

mulțumit că după mai mult de două milenii

s-a dovedit că a avut dreptate
de la bun început.