wersja pdf - LHC Wielki Zderzacz Hadronów

Co jest elementarne? cz. I
Cząstki elementarne - składniki materii nie posiadające wewnętrznej struktury.
John Dalton (1766 - 1844) - twórca
nowożytnej teorii atomistycznej
Od wieków ludzkość zastanawiała się nad otaczającym ją światem, starając się go
opisać i zrozumieć procesy w nim zachodzące. Wraz z postępem badań okazało się, że
materia składa się z ogromnej liczby malutkich cząstek, które zachowują się zupełnie
inaczej niż świat skal do jakich przywykliśmy. Prześledźmy drogę, na której człowiek
analizował budulec rzeczywistości.
Ernest Rutherford (1871 - 1937) - odkrywca
jądra atomowego (1911) i protonu (1919) w
pierwszej zaobserwowanej i zinterpretowanej
reakcji jądrowej.
3. Elektron
1. Cztery żywioły
W połowie XIX wieku pojawiły się idee głoszące, że atom
zawiera mniejsze cząstki o określonym ładunku oraz że
istnieje najmniejszy ładunek elektryczny, którego
wielokrotnościami są wszystkie obserwowane. W latach 70.
tamtego wieku William Crookes skonstruował aparaturę, za
pomocą której był w stanie obserwować przyspieszone
elektrony wywołujące fluorescencję szkła, w które uderzały,
choć on sam interpretował to nieco inaczej. Późniejsze
eksperymenty z „promieniami katodowymi” pozwoliły
Josephowi Johnowi Thompsonowi wykazać ich
korpuskularną naturę oraz wyznaczyć ładunek elektronu i
jego masę – tysiąckrotnie mniejszą od masy atomu wodoru.
W V w. przed Chr. grecki filozof Empedokles sformułował
pierwszy zachowany w myśli europejskiej pogląd, zgodnie z
którym materia składa się z czterech podstawowych
elementów (od czasów Arystotelesa zwanych żywiołami):
ognia, ziemi, powietrza i wody – substancji, jakie otaczają
ludzi na co dzień i wydawały się wyjaśniać charakter
wszystkich zjawisk przyrody.
Atomy niklu (Ni110) pod skaningowym mikroskopem tunelowym
(STM). IBM Almaden Research Center
2. Atom
Inni filozofowie tamtej epoki, m.in. Leucyp i Demokryt
twierdzili, że wszystko składa się z podstawowych
elementów, które nazwali atomami (gr. atomos –
niepodzielny), zbyt małych by je ujrzeć i wyodrębnić z nich
mniejsze części.
W nowożytnej nauce silnym argumentem za ich istnieniem
było wykorzystanie w 1803 r. przez Johna Daltona postulatu
atomistycznej struktury materii do wyjaśnienia dlaczego w
reakcjach chemicznych dane substancje uczestniczą
zawsze w określonych proporcjach.
Odkrycie swobodnego elektronu i promieniotwórczości
obaliły pogląd o niepodzielności atomów, zaś w 1911 r.
Ernest Rutherford wykazał że dodatni ładunek atomu jest
skupiony w jądrze o rozmiarach bardzo małych (10-14m) w
-10
porównaniu do rozmiarów atomu (10 m).
WIELKI ZDERZACZ HADRONÓW
Tuba Crookesa. Elektrony z rozrzedzonego gazu wewnątrz
tuby są przyspieszane w kierunku poziomym, a padając na
szkło po prawej stronie, tworzą cień krzyża maltańskiego.
Autor:
Mateusz Iskrzyński