NUKLEUS - NUKLEARNA FIZIKA

Atomarna fizika

Uvod

Čak i danas u eri velikog tehnološkog napretka, kada imamo dosta precizne instrumente i druga pomagala, ponekad nismo u stanju da tačno dokažemo neku prirodnu pojavu ili odredimo granicu nekog prirodnog fenomena. U tom slučaju često pribjegavamo filozofskom rješenju postavljanja hipoteze.

Šta to znači? Ništa drugo osim pretpostavke da je to tako sve dok neko drugi potvrdi ili dokaže da jeste ili nije tako. Pa tako i hipoteza o postojanju atoma - nedjeljivih čestica od kojih je sagrađena cjelokupna priroda veoma je stara kao sam pojam i termin "atom"  (dolazi od grč. atomos = nedjeljiv). Nastao je još prije dvadeset pet vijekova. Jedan od začetnika učenja po kome se svijet sastoji iz atoma i praznog prostora, u kome se atomi vječito kreću, što rezultira da sve stvari nastaju i nestaju je Demokrit iz Abdere (470-360 p.n.e.). Nažalost u ono vrijeme Demokrit nije imao uslove da njegove tvrdnje i naučno dokaže.

To je uslovilo da ubrzo nakon Demokritove smrti, njegovo učenje bude zaboravljeno i to najviše zaslugom njegovog savremenika Aristotela. Aristotel je unio dosta zabune u Demokritovo učenje, samim tim što je tvrdio da se dijeljenje svakog tijela može vršiti u beskonačnost, što je potpuno suprotno od Demokritovog zaključka da mora postojati granica u dijeljenju tijela. Znači da mora postojati nedjeljiva čestica - atom. Da bi se čovječanstvo oslobodilo ove velike zablude trebalo je da prođe skoro 25 vjekova, samo zato što je to bila hipoteza velikog autoriteta kao što je bio Aristotel.

Istraživanja koja su počela u sedamnaestom vijeku između ostalog odnosila su se i na proučavanje prirodnih pojava, po prvi put se vrše eksperimenti kojima se mogu provjeravati hipoteze, rađa se nova nauka koja se ne temelji samo na filozofskom razmišljanju, već na stvarnom eksperimentu i odgovarajućim matematičkim proračunima, koji imaju za cilj da izvjesne teorije potvrde ili odbace. Tada je pala Aristotelova tvrdnja o beskonačnoj djeljivosti tijela, dok je odgovarajuće mjesto u nauci ponovo dobila Demokritova hipoteza.

Između ostalih naučnika koji su uticali da Demokritova tvrdnja dobije odgovarajuće mjesto u nauci bio je i Džon Dalton (John Dalton, 1766-1844). Kako se danas sa pravom smatra da savremena naučna historija i počinje od njega.

U historiji razvoja učenja o atomima, značajno mjesto zauzima Dubrovčanin Ruđer Bošković (1711-1787) koji je 1758. godine istakao hipotezu da se supstance sastoje od bezdimenzionalnih materijalnih tačaka između kojih djeluju sile, koje se pokoravaju nekom univerzalnom zakonu.

Dalton, ne samo da je čvrsto vjerovao u atomsku hipotezu, već je našao put za eksperimentalnu provjeru same hipoteze i posljedica koje slijede iz nje. Prema Daltonu, elementi su supstance koje se sastoje od atoma jedne vrste. Atomi različitih supstanci razlikuju se međusobno po težini, dok pri svim promjenama supstance dolazi samo do njihove preraspodjele.

Na osnovu predstave o atomima, Dalton je formulisao dva zakona o sjedinjavanju kemijskih elemenata, koja su u potpunosti objašnjavali stalan sastav kemijskih jedinjenja. Predstava o atomima kao o čvrstim kuglicama bila je dovoljna za objašnjenje mnogih činjenica iz kemije, toplote i strukture supstance. Negdje oko 1870. javlja se ideja, da se atomi sastoje od još prostijih čestica, pa od tada počinju napori da se takve čestice i otkriju.

Engleski kemičar Majkl Faradej (Michael Faraday, 1791-1867) eksperimentišući sa elektrolizom 1834. godine dao je kvantitativne zakone elektrolize, koji su se mogli lahko objasniti pretpostavkom da su atomi elektrolita, prije izdvajanja na elektrodama, naelektrisani suprotnim vrstama naelektrisanja. Pri tome je naelektrisanje svakog jednovalentnog atoma jednako i iznosi e=1,6*10^-19 C.

Krajem XIX vijeka, mnogi fizičari su se bavili proučavanjem električnog pražnjenja u razrijeđenim gasovima. Što se smatra prvim začetkom učenja o termičkoj elektrolitičnoj disocijaciji i konverziji. U tim eksperimentima je zapaženo da dio staklene cijevi, koji se nalazi nasuprot katode, svijetli. Uzrok ovom osvjetljenju nazvan je katodnim zracima. Mišljenja o prirodi ovih zraka bila su različita. Neki su smatrali da su ti zraci slični svjetlosnim, dok su po nekima to bile naelektrisane čestice. Prema tome, problem je bio jasan. Ako su to naelektrisane čestice, onda ih treba na neki način izdvojiti i odrediti im masu, naelektrisanje, dimenzije i druga svojstva.

Konačno je 1895. godine uspjelo Žanu Perenu (Jean Baptiste Perrin, 1870-1942) da skupi "katodne čestice" u izolovani sud i da dokaže da imaju negativno naelektrisanje.

Samo dvije godine kasnije, Dž. Dž. Tomson (Joseph John Thomson, 1856-1949) uspio je da identifikuje katodne zrake sa česticama i da im odredi masu i naelektrisanje. Na osnovu skretanja katodnih zraka u električnom i magnetnom polju, Tomson je dobio da je m/e=1,3*10^-7 g/C.
Tada je on pisao:" Na taj način, velična odnosa m/e nosioca naelektrisanja u katodnim zracima znatno je manja od odgovarajuće veličine u elektrolizi. Mala vrijednost m/e može se objasniti ili malom vrijednošću m ili velikom vrijednošću e ili i jednim i drugim istovremeno." Prije mjerenja u Tomsonovoj laboratoriji, nađeno je da naelektrisanje gasnih jona iznosi 2,2*10^-11C.
Uzimajući da je toliko i naelektrisanje katodnih čestica, Tomson je dobio da je masa tih čestica 10^-30 kg.
U to vrijeme, Tomson je katodne čestice nazivao korpuskularima, a riječ elektron je koristio za označavanje naelektrisanja korpuskule. Vremenom je elektron postao naziv za samu česticu. Mnogo kasnije, 1909. godine Miliken (Robert Milikan, 1868-1954) je izmjerio naelektrisanje elektrona, za koje je dobio vrijednost 1,59*10^-19C.
Savremenim metodama je otkriveno da je masa elektrona 9,107*10^-31 kg.

Kraj 19-tog vijeka i početak 20-tog vijeka bio je period kada je svaka godina donosila nova neočekivana otkrića, od kojih mnoga predstavljaju osnovu na kojoj počiva današnja nauka. U drugoj polovini 20-tog vijeka otkriveno je više nego za 25 vjekova do sada. Nadam se da će brzi tempo naučnih otkrića i tehnološkog razvoja u daljem konačno usloviti da se pobijedi glad i zavlada mir na našoj planeti.

Salih Čavkić

POŠTUJ ONE ŠTO TI ZNANJE DAJU!

DALJE NA SLJEDEĆU STRANIC
U