Кто и когда первым в мире открыл атомную энергию – история исследования

Атом – это частица вещества, которая обладает микроскопическими размерами и массой. Она представляет собой наименьший фрагмент химического элемента и считается носителем его свойств. Эта частица состоит из ядра и электронов. При этом далеко не каждому известно, кто конкретно открыл атомную энергию. Эта теория была впервые сформулирована в Древней Греции, но значительно отличалась от современной.

Понятие атома в древности

Впервые понятие атома появилось еще в древние времена. Однако с того момента оно претерпело немало изменений.

Атомизм в Древней Греции

Атомом называют мельчайшую химически неделимую составляющую вещества. Первым этот термин придумал известный древнегреческий ученый Демокрит еще в пятом-четвертом веках до нашей эры. Исследователь полагал, что на параметры определенного вещества влияют форма, вес и прочие характеристики формирующих его атомов.

При этом ученый говорит, что твердые тела включают шероховатые фрагменты, которые дают возможность веществам цепляться друг за друга. Вода обладает гладкими атомами, потому она течет. К тому же исследователь полагал, что даже душа человека состоит из атомов. Притом о таком понятии, как «ядро», речь на тот момент не велась.

Развитие атомной теории в XIX веке

С течением времени атомная теория развивалась и совершенствовалась. Значительный вклад в развитие учения исследователи внесли в девятнадцатом веке.

Вклад Джона Дальтона

Приблизительно до начала девятнадцатого столетия проблемы субстанции или материи преимущественно изучали философы. Однако впоследствии британский исследователь Джон Дальтон вывел атомную теорию. Она датируется 1803 годом.

Дальтон был весьма скрупулезным ученым. Он взвешивал образцы многих газов и находил в их массе отличия. В итоге ученый сумел определить, что газы, как твердые субстанции и жидкости, содержат мельчайшие частицы. Дальтон дал им название «атомы».

После этого ученый установил относительные массы частиц, которые входили в состав элементов, которые он исследовал. В ходе экспериментов исследователь определил, что атомы разных материй имеют разные свойства и массы. Это стало основой научного познания сути атомов.

Кинетическая теория газов и тепла

Недочеты теории Дальтона устранили в 1811 году. Это сделал Амедео Авогадро. Он установил, что равные объемы любых газов при одинаковых температурных параметрах и давлении включают одинаковое число молекул. Иными словами, масса элементов газа не оказывает влияния на занимаемый им объем.

Закон Авогадро дал ему возможность выявить двухатомное происхождение множества газов. Ученый исследовал объемы, которые провоцировали начало реакции. К примеру, 2 литра водорода реагируют с 1 литром кислорода. При этом образуется 2 литра пара.

Это значит, что 1 молекула кислорода делится на 2 составляющие. Как следствие, появляется 2 частицы воды. В итоге Авогадро сумел уточнить параметры атомной массы кислорода и прочих элементов. К тому же он выполнил четкое деление атомов и молекул.

Открытие субатомных частиц

До 1897 года атомы рассматривали как самые маленькие структурные составляющие материи. Такая ситуация наблюдалась до тех пор, пока Томсон не создал труд, посвященный катодным лучам, в котором описал открытие электрода.

Трубкой Крукса называют герметичный контейнер из стекла. Там 2 электрода делятся при помощи вакуумного интервала. При попадании напряжения на электроды происходит генерирование катодных лучей. В итоге формируется светящееся пятно в зоне, где эти элементы оказываются на стекле на другой части трубки.

Опыты, которые проводились Томсоном, дали ему возможность установить, что отклонение лучей происходит под воздействием электрического поля. Это стало дополнением к магнитным полям, которые уже были известны ранее. В итоге ученый сделал вывод, что такие лучи не представляют собой форму света. Они включают очень легкие частицы с отрицательным зарядом. Этим элементам исследователь дал название «корпускулы». Впоследствии другие исследователи переименовали вещества в электроны.

Томсон измерил соотношение массы и заряда и установил, что оно в 1800 раз меньше, нежели у водорода, который является самым мелким атомом. Корпускулы представляли собой частицы, которые никоим образом не напоминали известные раньше.

Ученый выдвинул предположение, что атомы делятся. При этом корпускулы он считал их строительными компонентами. Для объяснения общего нейтрального заряда атома ученый выдвинул теорию, что частицы распределяются в однородном пространстве положительного заряда.

Это учение назвали теорией сливового пудинга. Это было связано с тем, что электроны погружались в положительный заряд, подобно изюму в сливовый пудинг. При этом в теории Томсона они не располагались стационарно.

Роль Альберта Эйнштейна и Жана Перрена

В первой половине двадцатого столетия Альберт Эйнштейн и Жан Перрен смогли аргументировать, что броуновское движение спровоцировано влиянием молекул воды. Это развеяло сомнения исследователей в том, действительно ли существуют атомы и молекулы. В течение девятнадцатого века отдельные исследователи говорили, что доказательства наличия атомов нельзя назвать достоверными. Потому эти частицы могут лишь казаться реальностью.

В первой половине двадцатого века исследователи создали достаточно детальные и точные модели строения материи. Это стало причиной более четкой градации микроскопических незримых элементов, из которых состояла обыкновенная материя. Атом теперь стали называть главной частицей, из которой состоял химический элемент.

Приблизительно на стыке столетий исследователи установили, что частицы, которые химики называют атомами, в действительности являются совокупностью еще более маленьких элементов. Их стали называть субатомными частицами. В настоящее время понятие «элементарная частица» применяется для того, чтобы обозначить фактически неделимые составляющие. При этом атомы – это самые мелкие частицы, которые с химической точки зрения неделимы.

Открытие ядра атома

В 1909 году Эрнест Резерфорд, один из учеников Томсона, опроверг теорию сливового пудинга. Ему удалось установить, что основная часть массы и положительного заряда электрода сконцентрирована в минимальной части его объема. Резерфорд считал, что он расположен в центральной части.

Ученый подверг модель Томсона сомнению, поскольку испытал сложности при попытке сконструировать устройство для оценки отношения заряда к массе альфа-частиц. Под действием воздуха в камере детектора они рассеивались. Это снижало точность измерений.

В период с 1908 по 1913 годы Резерфорд совместно с коллегами провел опыты. В ходе своей работы ученые бомбардировали тонкую фольгу альфа-частицами. В итоге им удалось установить, что существуют альфа-частицы, которые отклоняются на угол больше 90 градусов.

Для объяснения этого эксперимента ученый выдвинул предположение, что положительный заряд атома не распределен по всему объему, а сосредоточен в микроскопическом ядре, которое находится в центральной части. Только столь значительная концентрация заряда способна сформировать мощное электрическое поле, которое сможет отклонить альфа-частицы.

Рождение ядерной энергии

По мере проведения последующих экспериментов ученым удалось сформулировать ядерную теорию.

Открытие ядерных реакций и радиоактивного распада

В ходе экспериментов с продуктами радиоактивного распада радиохимик Фредерик Содди установил, что, скорее всего, в ячейках периодической таблицы присутствует больше 1 элемента. Это случилось в 1913 году. Термин «изотоп» ввела Маргарет Тодд.

Тогда же Томсон провел опыт, в котором на фотопластинку направил ионы неона. При этом они преодолевали электрическое и магнитное поля. В итоге ученому удалось найти на пластине два пятна, которые светились. Они предполагали различные траектории отклонения. Исследователь сделал вывод, что это случилось из-за отличий в массе отдельных ионов неона. Происхождение этой массы ученым удалось объяснить после открытия нейронов, которое произошло в 1932 году.

В 1917 году Резерфорд атаковал альфа-частицами азот и смотрел, как из газа выходят ядра водорода. В итоге исследователь сделал вывод, что ядра водорода образовались из ядер атомов азота. По сути, ученый выполнил расщепление азота.

Из собственной работы и опытов его учеников Резерфорду было известно, что положительный заряд любого атома сопоставим с зарядом целого числа ядер водорода. В сочетании с атомной массой множества частиц, которая была приблизительно эквивалентна целому числу атомов водорода, исследователь сделал вывод, что ядра водорода представляют собой единичные частицы. Именно они являются основным компонентов всех атомных ядер. Эти элементы ученый назвал протонами.

Последующие опыты Резерфорда продемонстрировали, что ядерная масса многих атомов выше этого же параметра у протонов. В итоге ученый сделал вывод, что эта лишняя масса включает до этого неведомые нейтрально заряженные частицы. Их назвали «нейтроны».

В 1928 году Уолтер Боте обратил внимание, что при воздействии альфа-частиц бериллий выпускает электрически нейтральное излучение, отличающееся высокой проникающей способностью. Впоследствии удалось установить, что оно способно выбивать атомы водорода из парафина. Изначально ученые полагали, что это гамма-излучение обладает высокой энергией. Однако затем Джеймс Чедвик установил, что эффект ионизации был чересчур сильным. В результате ученый сделал вывод, что излучение в действительности включает электрические нейтральные частицы. Исследователь дал им название нейтронов Резерфорда.

Роль Оппенгеймера в создании атомной бомбы

В 1943 году Оппенгеймера стал руководить «Манхэттенским проектом» и возглавил Лос-Аламосскую национальную лабораторию. Под началом ученого интернациональный коллектив физиков-ядерщиков создал первую атомную бомбу. Это случилось 16 июля 1945 года.

Атомная теория оказала значительное влияние на развитие науки. Первые положения учения были сформулированы еще в древние времена. Однако по мере совершенствования науки и техники они претерпели значительные изменения.

Похожие записи:

Кто первым открыл атом, когда придумали и доказали теорию – история Когда был обнаружен протон и кто его открыл – история исследований Кто и когда первым открыл Китай – история возникновения и исследования Кто на самом деле первым открыл Америку – версии и история исследования Кто первым и когда открыл вирусы – история их возникновения и строение Кто первым и когда открыл существование клетки – история создания Кто первым и когда открыл РНК, история изучения макромолекулы Кто и когда первым открыл полуостров Камчатка – история ее изучения