ตั้งแต่จุดเริ่มต้นของเวลามนุษย์ได้พยายามที่จะเข้าใจสิ่งที่จักรวาลและทุกสิ่งภายในมันประกอบด้วย และในขณะที่จอมเวทและนักปรัชญาโบราณกำเนิดโลกที่ประกอบด้วยองค์ประกอบสี่หรือห้าอย่าง - โลกอากาศน้ำไฟ (และโลหะหรือจิตสำนึก) - โดยสมัยโบราณนักปรัชญาเริ่มตั้งทฤษฎีว่าทุกสิ่งล้วนประกอบไปด้วยของเล็ก ๆ น้อย ๆ อะตอมที่มองไม่เห็นและมองไม่เห็น
ตั้งแต่เวลานั้นนักวิทยาศาสตร์ได้มีส่วนร่วมในกระบวนการของการค้นพบอย่างต่อเนื่องกับอะตอมหวังที่จะค้นพบธรรมชาติที่แท้จริงและการแต่งหน้าของมัน ในศตวรรษที่ 20 ความเข้าใจของเราได้รับการปรับปรุงจนถึงจุดที่เราสามารถสร้างแบบจำลองที่ถูกต้องได้ และในทศวรรษที่ผ่านมาความเข้าใจของเราก้าวหน้าไปอีกขั้นจนถึงจุดที่เราได้มาเพื่อยืนยันการมีอยู่ของทุกส่วนในเชิงทฤษฎี
วันนี้การวิจัยปรมาณูมุ่งเน้นไปที่การศึกษาโครงสร้างและหน้าที่ของสสารในระดับอะตอม สิ่งนี้ไม่เพียง แต่ประกอบด้วยการระบุอนุภาคย่อยของอะตอมทั้งหมดที่คิดว่าทำขึ้นเป็นอะตอม แต่ยังตรวจสอบแรงที่ควบคุมพวกมัน เหล่านี้รวมถึงกองกำลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งกองกำลังนิวเคลียร์ที่อ่อนแอแม่เหล็กไฟฟ้าและแรงโน้มถ่วง นี่คือรายละเอียดทั้งหมดที่เราได้เรียนรู้เกี่ยวกับอะตอมจนถึง ...
โครงสร้างของอะตอม:
แบบจำลองอะตอมปัจจุบันของเราสามารถแบ่งออกเป็นสามส่วนประกอบด้วยโปรตอนนิวตรอนและอิเล็กตรอน แต่ละส่วนมีประจุที่เกี่ยวข้องโดยโปรตอนที่มีประจุเป็นบวกอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและนิวตรอนไม่มีประจุสุทธิ ตามแบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคโปรตอนและนิวตรอนประกอบด้วยนิวเคลียสของอะตอมในขณะที่อิเล็กตรอนโคจรรอบมันใน“ เมฆ”
อิเล็กตรอนในอะตอมถูกดึงดูดไปยังโปรตอนในนิวเคลียสด้วยแรงแม่เหล็กไฟฟ้า อิเล็กตรอนสามารถหลุดพ้นจากวงโคจรของพวกมัน แต่ตอบสนองต่อแหล่งพลังงานภายนอกที่ถูกนำไปใช้เท่านั้น วงโคจรของอิเล็กตรอนที่อยู่ใกล้กับนิวเคลียสยิ่งแรงยิ่งดึงดูด ดังนั้นแรงภายนอกที่เพิ่มขึ้นจึงจำเป็นที่จะทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกไป
อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียสในวงโคจรหลายวงซึ่งแต่ละแห่งนั้นสอดคล้องกับระดับพลังงานของอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนสามารถเปลี่ยนสถานะให้อยู่ในระดับพลังงานที่สูงขึ้นโดยการดูดซับโฟตอนด้วยพลังงานที่เพียงพอเพื่อเพิ่มพลังงานให้เป็นสถานะควอนตัมใหม่ ในทำนองเดียวกันอิเล็กตรอนในสถานะพลังงานที่สูงขึ้นสามารถลดลงสู่สถานะพลังงานที่ต่ำกว่าในขณะที่แผ่พลังงานส่วนเกินเป็นโฟตอน
อะตอมมีความเป็นกลางทางไฟฟ้าหากมีจำนวนโปรตอนและอิเล็กตรอนเท่ากัน อะตอมที่มีการขาดดุลหรืออิเลคตรอนส่วนเกินเรียกว่าไอออน อิเล็กตรอนที่อยู่ไกลที่สุดจากนิวเคลียสอาจถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมอื่นที่อยู่ใกล้เคียงหรือใช้ร่วมกันระหว่างอะตอม ด้วยกลไกนี้ทำให้อะตอมสามารถจับกับโมเลกุลและสารประกอบทางเคมีประเภทอื่น ๆ
อนุภาคย่อยทั้งสามเหล่านี้คือ Fermions ซึ่งเป็นชั้นของอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับสสารที่เป็นระดับพื้นฐาน (อิเล็กตรอน) หรือคอมโพสิต (โปรตอนและนิวตรอน) ตามธรรมชาติ ซึ่งหมายความว่าอิเล็กตรอนไม่มีโครงสร้างภายในที่รู้จักในขณะที่โปรตอนและนิวตรอนถูกสร้างขึ้นจากอนุภาคย่อยของอะตอมอื่น เรียกว่าควาร์ก อะตอมของควาร์กมีสองประเภทซึ่งมีประจุไฟฟ้าเป็นเศษส่วน
โปรตอนประกอบด้วยควาร์ก“ ขึ้น” สองอัน (แต่ละอันมีประจุ +2/3) และควาร์ก“ ลง” หนึ่งอัน (-1/3) ในขณะที่นิวตรอนประกอบด้วยหนึ่งควาร์กขึ้นหนึ่งควาร์กสองตัว ความแตกต่างนี้มีผลต่อความแตกต่างของประจุระหว่างอนุภาคทั้งสองซึ่งมีประจุเป็น +1 และ 0 ตามลำดับในขณะที่อิเล็กตรอนมีประจุเป็น -1
อนุภาคของอะตอมย่อยอื่น ๆ ได้แก่ Leptons ซึ่งรวมกับ Fermions เพื่อสร้างโครงสร้างของสสาร มีหกเลพตันในแบบจำลองอะตอมปัจจุบัน: อิเล็กตรอน, มิวออนและอนุภาคเอกภาพและนิวตริโนที่เกี่ยวข้อง ความหลากหลายของอนุภาค Lepton ที่เรียกกันทั่วไปว่า“ รสชาติ” นั้นมีความแตกต่างกันตามขนาดและประจุซึ่งมีผลต่อระดับของการมีปฏิสัมพันธ์ทางแม่เหล็กไฟฟ้า
จากนั้นมีมาตรวัด Bosons ซึ่งเป็นที่รู้จักกันในนาม ยกตัวอย่างเช่นกลูออนมีความรับผิดชอบต่อพลังนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งซึ่งมีควาร์กไว้ด้วยกันในขณะที่ W และ Z bosons (ยังคงเป็นสมมุติฐาน) เชื่อว่าจะรับผิดชอบต่อแรงนิวเคลียร์ที่อ่อนแอหลังแม่เหล็กไฟฟ้า โฟตอนเป็นอนุภาคมูลฐานที่ทำให้เกิดแสงสว่างในขณะที่ฮิกส์โบซอนเป็นผู้รับผิดชอบในการให้ W และ Z โบซอนมวลของพวกเขา
มวลอะตอม:
มวลอะตอมส่วนใหญ่มาจากโปรตอนและนิวตรอนที่ประกอบเป็นนิวเคลียส อิเล็กตรอนมีขนาดใหญ่ที่สุดของอนุภาคในอะตอมที่มีมวล 9.11 x 10-31 กิโลกรัมและขนาดเล็กเกินไปที่จะวัดโดยเทคนิคปัจจุบัน โปรตอนมีมวลที่ 1,836 เท่าของอิเล็กตรอนที่ 1.6726 × 10-27 กิโลกรัมในขณะที่นิวตรอนมีมวลมากที่สุดในสามตัวคือ 1.6929 × 10-27 กิโลกรัม (1,839 เท่าของมวลอิเล็กตรอน)
จำนวนโปรตอนและนิวตรอนทั้งหมดในนิวเคลียสของอะตอม (เรียกว่า "นิวคลีออน") เรียกว่าจำนวนมวล ตัวอย่างเช่นธาตุคาร์บอน -12 นั้นมีชื่อเรียกเช่นนั้นเพราะมันมีจำนวนมวล 12 - มาจากนิวเคลียส 12 ตัว (โปรตอนหกตัวและนิวตรอนหกตัว) อย่างไรก็ตามองค์ประกอบก็จัดเรียงตามเลขอะตอมของพวกเขาซึ่งเป็นจำนวนเท่ากับจำนวนของโปรตอนที่พบในนิวเคลียส ในกรณีนี้คาร์บอนมีเลขอะตอม 6
มวลที่แท้จริงของอะตอมในส่วนที่เหลือนั้นยากที่จะวัดได้แม้ในขณะที่อะตอมที่มีมวลมากที่สุดนั้นมีน้ำหนักเบาเกินกว่าที่จะแสดงในหน่วยทั่วไปได้ เช่นนี้นักวิทยาศาสตร์มักใช้หน่วยปรมาณูมวลรวม (u) - เรียกว่าดัลตัน (Da) - ซึ่งถูกกำหนดให้เป็นสิบสองของมวลของอะตอมเป็นกลางอิสระของคาร์บอน -12 ซึ่งมีค่าประมาณ 1.66 × 10-27 กิโลกรัม.
นักเคมียังใช้โมลซึ่งเป็นหน่วยที่กำหนดว่าหนึ่งโมลขององค์ประกอบใด ๆ ที่มีจำนวนอะตอมเท่ากันเสมอ (ประมาณ 6.022 × 1023) หมายเลขนี้ถูกเลือกเพื่อที่ว่าถ้าองค์ประกอบมีมวลอะตอมเท่ากับ 1 คุณโมลของอะตอมของธาตุนั้นจะมีมวลใกล้เคียงกับหนึ่งกรัม เนื่องจากคำจำกัดความของหน่วยปรมาณูมวลปึกแผ่นอะตอมของคาร์บอน -12 แต่ละก้อนมีมวลอะตอมเท่ากับ 12 มม. ดังนั้นอะตอมของคาร์บอน -12 อะตอมจะมีน้ำหนัก 0.012 กิโลกรัม
การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี:
อะตอมสองอันที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันนั้นเป็นองค์ประกอบทางเคมีเดียวกัน แต่อะตอมที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันอาจมีจำนวนนิวตรอนต่างกันซึ่งถูกกำหนดให้เป็นไอโซโทปที่แตกต่างกันของธาตุเดียวกัน ไอโซโทปเหล่านี้มักไม่เสถียรและทั้งหมดที่มีเลขอะตอมมากกว่า 82 เป็นที่รู้กันว่ามีกัมมันตภาพรังสี
เมื่อองค์ประกอบผ่านการสลายตัวนิวเคลียสจะสูญเสียพลังงานโดยการเปล่งรังสีซึ่งประกอบด้วยอนุภาคอัลฟา (ฮีเลียมอะตอม) อนุภาคบีตา (โพสิตรอน) รังสีแกมม่า (พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าความถี่สูง) และอิเล็กตรอนแปลง อัตราการสลายตัวขององค์ประกอบที่ไม่เสถียรเป็นที่รู้จักกันในชื่อ "ครึ่งชีวิต" ซึ่งเป็นระยะเวลาที่กำหนดสำหรับองค์ประกอบจะลดลงถึงครึ่งหนึ่งของค่าเริ่มต้น
ความเสถียรของไอโซโทปได้รับผลกระทบจากอัตราส่วนของโปรตอนต่อนิวตรอน จากองค์ประกอบต่าง ๆ 339 ชนิดที่เกิดขึ้นตามธรรมชาติบนโลก 254 (ประมาณ 75%) ได้รับการระบุว่าเป็น“ ไอโซโทปที่เสถียร” - คือไม่มีการสลายตัว ธาตุกัมมันตภาพรังสี 34 ชนิดเพิ่มเติมมีอายุครึ่งชีวิตนานกว่า 80 ล้านปีและยังคงมีอยู่ตั้งแต่ระบบสุริยะยุคแรก (ด้วยเหตุนี้พวกเขาจึงถูกเรียกว่า "ธาตุดั้งเดิม")
ในที่สุดองค์ประกอบเพิ่มเติมอายุสั้นอีก 51 รายการเกิดขึ้นตามธรรมชาติในฐานะ "องค์ประกอบลูกสาว" (เช่นผลิตภัณฑ์จากนิวเคลียร์) ของการสลายตัวขององค์ประกอบอื่น ๆ (เช่นเรเดียมจากยูเรเนียม) นอกจากนี้ธาตุกัมมันตรังสีอายุสั้นสามารถเป็นผลมาจากกระบวนการพลังงานตามธรรมชาติบนโลกเช่นการทิ้งระเบิดของรังสีคอสมิก (เช่นคาร์บอน -14 ซึ่งเกิดขึ้นในชั้นบรรยากาศของเรา)
ประวัติการศึกษา:
ตัวอย่างที่รู้จักกันเร็วที่สุดของทฤษฎีปรมาณูมาจากกรีกโบราณและอินเดียซึ่งนักปรัชญาเช่น Democritus ได้รับการกล่าวอ้างว่าสสารทั้งหมดประกอบด้วยหน่วยเล็ก ๆ แบ่งแยกไม่ได้และทำลายไม่ได้ คำว่า "อะตอม" ถูกประกาศเกียรติคุณในกรีซโบราณและก่อให้เกิดโรงเรียนแห่งความคิดที่เรียกว่า "อะตอม" อย่างไรก็ตามทฤษฎีนี้เป็นแนวคิดทางปรัชญามากกว่าแนวคิดทางวิทยาศาสตร์
จนกระทั่งศตวรรษที่ 19 ทฤษฎีของอะตอมได้กลายเป็นเสียงก้องเป็นเรื่องทางวิทยาศาสตร์โดยมีการทดลองตามหลักฐานครั้งแรก ตัวอย่างเช่นในช่วงต้นศตวรรษที่ 18 นักวิทยาศาสตร์ชาวอังกฤษจอห์นดัลตันใช้แนวคิดของอะตอมเพื่ออธิบายว่าทำไมองค์ประกอบทางเคมีจึงมีปฏิกิริยาในรูปแบบที่สังเกตและคาดการณ์ได้
ดาลตันเริ่มต้นด้วยคำถามว่าทำไมองค์ประกอบมีปฏิกิริยาตอบสนองในอัตราส่วนของจำนวนเต็มเล็กน้อยและสรุปว่าปฏิกิริยาเหล่านี้เกิดขึ้นในหน่วยทวีคูณของหน่วยแยกจำนวน - กล่าวอีกนัยหนึ่งคืออะตอม จากการทดลองเกี่ยวกับก๊าซหลายครั้งดัลตันได้พัฒนาสิ่งที่เรียกว่าทฤษฎีอะตอมมิกของดัลตันซึ่งยังคงเป็นหนึ่งในเสาหลักของฟิสิกส์และเคมีสมัยใหม่
ทฤษฎีลงมาถึงสถานที่ห้าแห่ง: องค์ประกอบในสภาพที่บริสุทธิ์ที่สุดประกอบด้วยอนุภาคที่เรียกว่าอะตอม อะตอมขององค์ประกอบเฉพาะนั้นเหมือนกันหมดไปจนถึงอะตอมสุดท้าย อะตอมของธาตุต่าง ๆ สามารถบอกได้ด้วยน้ำหนักอะตอม อะตอมขององค์ประกอบรวมตัวกันเป็นสารประกอบทางเคมี อะตอมไม่สามารถสร้างหรือถูกทำลายในปฏิกิริยาทางเคมีมีเพียงการจัดกลุ่มเท่านั้นที่เปลี่ยนแปลง
ในปลายศตวรรษที่ 19 นักวิทยาศาสตร์เริ่มตั้งทฤษฎีว่าอะตอมประกอบด้วยหน่วยพื้นฐานมากกว่าหนึ่งหน่วย อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์ส่วนใหญ่กล้าที่หน่วยนี้จะเป็นขนาดของอะตอมที่รู้จักกันน้อยที่สุด - ไฮโดรเจน จากนั้นในปี 1897 นักฟิสิกส์เจเจได้ทำการทดลองต่อเนื่องหลายครั้งโดยใช้รังสีแคโทด Thompson ประกาศว่าเขาได้ค้นพบหน่วยที่เล็กกว่า 1,000 เท่าและเบากว่าอะตอมไฮโดรเจน 1,800 เท่า
การทดลองของเขายังแสดงให้เห็นว่าพวกมันเหมือนกับอนุภาคที่เกิดจากโฟโตอิเล็กทริกและวัสดุกัมมันตรังสี การทดลองครั้งต่อมาพบว่าอนุภาคนี้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านลวดโลหะและประจุไฟฟ้าลบภายในอะตอม ดังนั้นทำไมอนุภาค - ซึ่งเดิมเรียกว่า "คลังข้อมูล" - ต่อมาถูกเปลี่ยนเป็น "อิเล็กตรอน" หลังจากที่อนุภาคจอร์จจอห์นสโตนสโตนนี่ทำนายไว้ในปี 2417
อย่างไรก็ตามทอมสันยังตั้งสมมติฐานว่าอิเล็กตรอนถูกกระจายไปทั่วอะตอมซึ่งเป็นทะเลที่มีประจุบวก เรื่องนี้กลายเป็นที่รู้จักในฐานะ "พลัมพุดดิ้งแบบ" ซึ่งต่อมาได้รับการพิสูจน์ว่าผิด สิ่งนี้เกิดขึ้นในปี 1909 เมื่อนักฟิสิกส์ Hans Gieger และ Ernest Marsden (ภายใต้การกำกับของ Ernest Rutherfod) ทำการทดลองโดยใช้ฟอยล์โลหะและอนุภาคอัลฟา
สอดคล้องกับแบบจำลองอะตอมของ Dalton พวกเขาเชื่อว่าอนุภาคแอลฟาจะส่งผ่านฟอยล์โดยตรงโดยมีการโก่งตัวเล็กน้อย อย่างไรก็ตามอนุภาคจำนวนมากถูกเบี่ยงเบนที่มุมมากกว่า 90 ° เพื่ออธิบายสิ่งนี้รัทเธอร์ฟอร์ดเสนอว่าประจุบวกของอะตอมกระจุกอยู่ในนิวเคลียสเล็ก ๆ ที่อยู่ตรงกลาง
ในปี 1913 นักฟิสิกส์ Niels Bohr เสนอแบบจำลองที่อิเล็กตรอนโคจรรอบนิวเคลียส แต่สามารถทำได้ในวงโคจรที่ จำกัด เท่านั้น นอกจากนี้เขายังเสนอว่าอิเล็กตรอนสามารถกระโดดระหว่างวงโคจรได้ แต่เฉพาะในการเปลี่ยนแปลงพลังงานที่ไม่ต่อเนื่องซึ่งสอดคล้องกับการดูดซับหรือการแผ่รังสีของโฟตอน สิ่งนี้ไม่เพียง แต่เป็นรูปแบบที่นำเสนอของรัทเธอร์ฟอร์ดเท่านั้น แต่ยังทำให้เกิดแนวคิดของอะตอมเชิงปริมาณด้วยซึ่งสสารมีพฤติกรรมในแพ็คเก็ตที่รอบคอบ
การพัฒนาแมสสเปคโตรมิเตอร์ - ซึ่งใช้แม่เหล็กในการโค้งงอเส้นทางของลำแสงไอออนช่วยให้สามารถวัดมวลของอะตอมได้อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น นักเคมี Francis William Aston ใช้เครื่องมือนี้เพื่อแสดงว่าไอโซโทปมีมวลแตกต่างกัน ตามมาด้วยการติดตามโดยนักฟิสิกส์เจมส์แชดวิคซึ่งในปี 1932 ได้เสนอนิวตรอนเป็นวิธีการอธิบายการมีอยู่ของไอโซโทป
ตลอดช่วงต้นศตวรรษที่ 20 ธรรมชาติของควอนตัมของอะตอมได้รับการพัฒนาต่อไป ในปี 1922 นักฟิสิกส์ชาวเยอรมัน Otto Stern และ Walther Gerlach ได้ทำการทดลองที่ลำแสงสีเงินอะตอมถูกส่งผ่านสนามแม่เหล็กซึ่งตั้งใจจะแยกลำแสงระหว่างทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของอะตอม (หรือหมุน)
รู้จักกันในชื่อ Stern-Gerlach Experiment ผลที่ได้คือลำแสงแบ่งออกเป็นสองส่วนขึ้นอยู่กับว่าสปินของอะตอมหมุนไปทางขึ้นหรือลง ในปี 1926 นักฟิสิกส์ Erwin Schrodinger ใช้ความคิดของอนุภาคที่มีพฤติกรรมเหมือนคลื่นในการพัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่อธิบายอิเล็กตรอนเป็นรูปคลื่นสามมิติแทนที่จะเป็นเพียงอนุภาค
ผลที่ตามมาของการใช้รูปคลื่นเพื่ออธิบายอนุภาคก็คือมันเป็นไปไม่ได้ทางคณิตศาสตร์ที่จะได้รับค่าที่แม่นยำสำหรับทั้งตำแหน่งและโมเมนตัมของอนุภาคในเวลาใดก็ตาม ในปีเดียวกันนั้นเองเวอร์เนอร์ไฮเซนเบิร์กคิดค้นปัญหานี้ขึ้นและเรียกมันว่า "หลักการความไม่แน่นอน" จากข้อมูลของ Heisenberg สำหรับการวัดตำแหน่งที่ถูกต้องเราสามารถรับค่าที่เป็นไปได้สำหรับโมเมนตัมเท่านั้นและในทางกลับกัน
ในช่วงทศวรรษที่ 1930 นักฟิสิกส์ค้นพบฟิชชันนิวเคลียร์จากการทดลองของ Otto Hahn, Lise Meitner และ Otto Frisch การทดลองของ Hahn เกี่ยวข้องกับการควบคุมนิวตรอนไปยังอะตอมของยูเรเนียมด้วยความหวังว่าจะสร้างองค์ประกอบ transuranium แต่กระบวนการกลับกลายเป็นตัวอย่างของยูเรเนียม -92 (เออ92) เป็นสององค์ประกอบใหม่ - แบเรียม (B56) และคริปทอน (Kr27).
Meitner และ Frisch ตรวจสอบการทดลองและนำมาประกอบกับอะตอมยูเรเนียมที่แยกเป็นสองส่วนด้วยน้ำหนักอะตอมรวมซึ่งเป็นกระบวนการที่ปล่อยพลังงานจำนวนมากด้วยการทำลายพันธะอะตอม ในปีต่อ ๆ มาการวิจัยเกี่ยวกับการใช้อาวุธที่เป็นไปได้ของกระบวนการนี้เริ่มต้นขึ้น (เช่นอาวุธนิวเคลียร์) และนำไปสู่การสร้างระเบิดปรมาณูลูกแรกในสหรัฐอเมริกาในปี 2488
ในปี 1950 การพัฒนาเครื่องเร่งอนุภาคที่ปรับปรุงแล้วและเครื่องตรวจจับอนุภาคช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาผลกระทบของอะตอมที่เคลื่อนที่ด้วยพลังงานสูง จากนี้แบบจำลองมาตรฐานของฟิสิกส์ของอนุภาคได้รับการพัฒนาซึ่งจนถึงขณะนี้สามารถอธิบายคุณสมบัติของนิวเคลียสได้สำเร็จการมีอยู่ของอนุภาคอนุภาคเชิงทฤษฎีและแรงที่ควบคุมปฏิสัมพันธ์ของพวกเขา
การทดลองที่ทันสมัย:
ตั้งแต่ครึ่งหลังของศตวรรษที่ 20 มีการค้นพบสิ่งใหม่และน่าตื่นเต้นมากมายเกี่ยวกับทฤษฎีอะตอมและกลศาสตร์ควอนตัม ตัวอย่างเช่นในปี 2012 การค้นหา Higgs Boson ที่ยาวนานทำให้นักวิจัยที่ทำงานในองค์การเพื่อการวิจัยนิวเคลียร์แห่งยุโรป (CERN) ในสวิตเซอร์แลนด์ประกาศการค้นพบ
ในช่วงไม่กี่ทศวรรษที่ผ่านมานักฟิสิกส์ได้อุทิศเวลาและพลังงานเป็นจำนวนมากเพื่อการพัฒนาทฤษฎีภาคสนามแบบครบวงจร (aka. ทฤษฎีการรวมอันยิ่งใหญ่หรือทฤษฎีของทุกสิ่ง) โดยพื้นฐานแล้วนับตั้งแต่มีการเสนอแบบจำลองมาตรฐานครั้งแรกนักวิทยาศาสตร์ได้พยายามที่จะเข้าใจว่ากองกำลังพื้นฐานทั้งสี่ของเอกภพ (แรงโน้มถ่วงแรงนิวเคลียร์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอและแม่เหล็กไฟฟ้า) ทำงานร่วมกันอย่างไร
ในขณะที่สามารถเข้าใจแรงโน้มถ่วงได้โดยใช้ทฤษฎีสัมพัทธภาพของ Einstein และกองกำลังนิวเคลียร์และแม่เหล็กไฟฟ้าสามารถเข้าใจได้โดยใช้ทฤษฎีควอนตัมทฤษฎีทั้งสองไม่สามารถอธิบายถึงแรงทั้งสี่ที่ทำงานร่วมกันได้ ความพยายามในการแก้ไขปัญหานี้ได้นำไปสู่ทฤษฎีที่เสนอมานานหลายปีตั้งแต่ทฤษฎีสตริงจนถึงทฤษฎีวงควอนตัมแรงโน้มถ่วง จนถึงปัจจุบันนี้ไม่มีทฤษฎีใดที่นำไปสู่ความก้าวหน้า
ความเข้าใจของเราเกี่ยวกับอะตอมมานานตั้งแต่แบบคลาสสิกที่เห็นว่ามันเป็นของแข็งเฉื่อยที่มีปฏิสัมพันธ์กับอะตอมอื่น ๆ โดยอัตโนมัติไปจนถึงทฤษฎีสมัยใหม่ที่อะตอมประกอบด้วยอนุภาคพลังที่ทำหน้าที่ไม่แน่นอน ในขณะที่มันใช้เวลาหลายพันปีความรู้ของเราเกี่ยวกับโครงสร้างพื้นฐานของทุกเรื่องมีความก้าวหน้าอย่างมาก
และยังมีความลึกลับมากมายที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข ด้วยเวลาและความพยายามอย่างต่อเนื่องในที่สุดเราอาจปลดล็อกความลับสุดท้ายที่เหลืออยู่ของอะตอม จากนั้นอีกครั้งอาจเป็นไปได้ว่าการค้นพบใหม่ใด ๆ ที่เราทำจะก่อให้เกิดคำถามเพิ่มเติมเท่านั้น - และพวกเขาอาจจะสับสนมากกว่าที่เคยมีมาก่อน!
เราได้เขียนบทความมากมายเกี่ยวกับอะตอมสำหรับนิตยสารอวกาศ นี่คือบทความเกี่ยวกับแบบจำลองอะตอมของ John Dalton แบบจำลองอะตอมของ Neils Bohr Who Democritus? และมีอะตอมกี่อะตอมในจักรวาล
หากคุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอะตอมลองอ่านบทความของนาซาในการวิเคราะห์ตัวอย่างเล็ก ๆ และนี่คือลิงก์ไปยังบทความของนาซาเกี่ยวกับอะตอมองค์ประกอบและไอโซโทป
นอกจากนี้เรายังได้บันทึกเรื่องราวของ Astronomy Cast ทั้งหมดเกี่ยวกับ Atom ฟังที่นี่ตอนที่ 164: ข้างในอะตอมตอนที่ 263: การสลายตัวของกัมมันตภาพรังสีและตอนที่ 394: รุ่นมาตรฐาน Bosons
