The 2,400-year search for the atom - Theresa Doud

2.400 έτη έρευνας για το άτομο - Tερέζα Ντόουντ

Μετάφραση: ΔΕΣΠΟΙΝΑ ΜΑΚΡΗ Επιμέλεια: Chryssa Takahashi

What do an ancient Greek philosopher

Ένας αρχαίος Έλληνας φιλόσοφος

and a 19th century Quaker

και ένας Κουάκερος του 19ου αιώνα,

have in common with Nobel Prize-winning scientists?

τι κοινό μπορούν να έχουν με επιστήμονες κατόχους Νόμπελ;

Although they are separated over 2,400 years of history,

Αν και τους χωρίζουν πάνω από 2.400 έτη ιστορίας,

each of them contributed to answering the eternal question:

όλοι τους συνεισέφεραν απαντώντας στην καθολικά αιώνια ερώτηση:

what is stuff made of?

από τι αποτελείται η ύλη;

It was around 440 BCE that Democritus first proposed

Περίπου το 440 π.Χ., ο Δημόκριτος ισχυρίστηκε πρώτος

that everything in the world was made up of tiny particles

ότι η δομή των πάντων στον κόσμο είναι από μικροσκοπικά σωματίδια

surrounded by empty space.

που περιβάλλονται από κενό χώρο.

And he even speculated that they vary in size and shape

Ακόμη είκασε ότι ποικίλουν σε μέγεθος και σχήμα

depending on the substance they compose.

ανάλογα με την ουσία που συγκροτούν.

He called these particles "atomos," Greek for indivisible.

Ο Δημόκριτος ονόμασε τα σωματίδια αυτά «άτομα» που σημαίνει ά-τμητα στα Ελληνικά.

His ideas were opposed by the more popular philosophers of his day.

Στις ιδέες του εναντιώθηκαν οι δημοφιλέστεροι φιλόσοφοι της εποχής.

Aristotle, for instance, disagreed completely,

Ο Αριστοτέλης για παράδειγμα, διαφωνούσε πλήρως,

stating instead that matter was made of four elements:

ισχυρίζονταν ότι η ύλη απαρτίζεται από τέσσερα συστατικά:

earth, wind, water and fire,

τη γη, τον αέρα, το νερό και τη φωτιά,

and most later scientists followed suit.

και συμφώνησαν οι περισσότεροι των μεταγενεστέρων φιλοσόφων.

Atoms would remain all but forgotten until 1808,

Τα άτομα θα παραμείνουν ξεχασμένα μέχρι το 1808,

when a Quaker teacher named John Dalton sought to challenge Aristotelian theory.

όταν ένας Κουάκερος δάσκαλος με το όνομα Τζον Ντάλτον

επεδίωξε να αμφισβητήσει τη θεωρία του Αριστοτέλη.

Ενώ ο «ατομισμός» του Δημόκριτου ήταν καθαρά θεωρητικός,

Whereas Democritus's atomism had been purely theoretical,

Dalton showed that common substances always broke down into the same elements

ο Ντάλτον έδειξε ότι οι συνήθεις ουσίες απαρτίζονται από τα ίδια συστατικά

in the same proportions.

σε συγκεκριμένες αναλογίες.

He concluded that the various compounds

Κατέληξε στο συμπέρασμα ότι οι διάφορες χημικές ενώσεις

were combinations of atoms of different elements,

αποτελούν συνδυασμό ατόμων από διαφορετικά στοιχεία,

each of a particular size and mass

το καθένα με συγκεκριμένο μέγεθος και μάζα

that could neither be created nor destroyed.

που ήταν αδύνατον να δημιουργηθούν εκ του μηδενός ή να καταστραφούν.

Though he received many honors for his work,

Aν και έλαβε αναγνώριση για το έργο του,

as a Quaker, Dalton lived modestly until the end of his days.

ως Κουάκερος, ο Ντάλτον έζησε σεμνά και απλά μέχρι το τέλος της ζωής του.

Atomic theory was now accepted by the scientific community,

Η επιστημονική κοινότητα αποδέχθηκε έκτοτε την ατομική θεωρία,

but the next major advancement

αλλά η επόμενη μεγάλη επίτευξη

would not come until nearly a century later

θα έρχονταν σχεδόν ένα αιώνα αργότερα,

with the physicist J.J. Thompson's 1897 discovery of the electron.

το 1897, με τον φυσικό Τόμσον και την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου.

In what we might call the chocolate chip cookie model of the atom,

Σε αυτό που ίσως αποκαλέσουμε ατομικό μοντέλο του σταφιδόψωμου,

he showed atoms as uniformly packed spheres of positive matter

ο Τόμσον περιέγραφε τα άτομα ως ομοιόμορφες θετικά φορτισμένες σφαίρες

filled with negatively charged electrons.

γεμάτες με αρνητικά φορτισμένα ηλεκτρόνια.

Thompson won a Nobel Prize in 1906 for his electron discovery,

Ο Τόμσον κέρδισε το βραβείο Νόμπελ το 1906 για την ανακάλυψη του ηλεκτρονίου,

but his model of the atom didn't stick around long.

αλλά το ατομικό του μοντέλο καταρρίφθηκε σύντομα

This was because he happened to have some pretty smart students,

Και αυτό καθώς τύγχανε να έχει μερικούς ευφυείς μαθητές,

including a certain Ernest Rutherford,

συμπεριλαμβανομένου του Έρνεστ Ράδερφορντ,

who would become known as the father of the nuclear age.

ο οποίος θα γινόταν γνωστός ως ο πατέρας της πυρηνικής εποχής.

While studying the effects of X-rays on gases,

Καθώς μελετούσε την επίδραση των ακτίνων Χ στα αέρια,

Rutherford decided to investigate atoms more closely

Ράδερφορντ αποφάσισε να διερευνήσει τα άτομα με μεγαλύτερη προσοχή

by shooting small, positively charged alpha particles at a sheet of gold foil.

εκτοξεύοντας μικρά θετικά φορτισμένα σωματίδια άλφα σε ένα φύλλο χρυσού.

Under Thompson's model,

Σύμφωνα με το μοντέλο του Τόμσον,

the atom's thinly dispersed positive charge

το λεπτά κατανεμημένο θετικό φορτίο του ατόμου

would not be enough to deflect the particles in any one place.

δεν θα ήταν αρκετό για να απωθήσει τα σωματίδια σε κανένα σημείο.

The effect would have been like a bunch of tennis balls

Το αποτέλεσμα θα θύμιζε μερικές μπάλες του τένις

punching through a thin paper screen.

που διαπερνούν μια λεπτή χάρτινη οθόνη.

But while most of the particles did pass through,

Αν και τα περισσότερα σωματίδια διαπέρασαν την επιφάνεια,

some bounced right back,

κάποια αναπήδησαν προς τα πίσω,

suggesting that the foil was more like a thick net with a very large mesh.

υποδηλώνοντας ότι το φύλλο χρυσού ήταν σαν ένα παχύ δίχτυ με αραιή πλέξη.

Rutherford concluded that atoms consisted largely of empty space

Ο Ράδερφορντ συμπέρανε ότι τα άτομα αποτελούνται σε μεγάλο βαθμό από κενό χώρο

with just a few electrons,

με μόνο λίγα ηλεκτρόνια,

while most of the mass was concentrated in the center,

ενώ το μεγαλύτερο μέρος της μάζας συγκεντρώνεται στο κέντρο,

which he termed the nucleus.

εκεί που εντοπίζεται ο πυρήνας.

The alpha particles passed through the gaps

Τα σωματίδια άλφα πέρασαν μέσα από τα διάκενα

but bounced back from the dense, positively charged nucleus.

αλλά αναπήδησαν από τους συμπαγείς και θετικά φορτισμένους πυρήνες.

But the atomic theory wasn't complete just yet.

Όμως η ατομική θεωρία δεν είχε ολοκληρωθεί ακόμα.

In 1913, another of Thompson's students by the name of Niels Bohr

Το 1913, άλλος ένας από τους μαθητές του Τόμσον με το όνομα Νιλς Μπορ

expanded on Rutherford's nuclear model.

διεύρυνε το ατομικό μοντέλο του Ράδερφορντ.

Drawing on earlier work by Max Planck and Albert Einstein

Βασιζόμενος στις πρότερες εργασίες των Μαξ Πλανκ και Άλμπερτ Αϊνστάιν

όρισε ότι τα ηλεκτρόνια κινούνται γύρω από τον πυρήνα σε τροχιές

he stipulated that electrons orbit the nucleus

συγκεκριμένης ενέργειας και δεδομένης απόστασης από αυτόν,

at fixed energies and distances,

able to jump from one level to another, but not to exist in the space between.

ικανά να μεταπηδούν από τροχιά σε τροχιά, αλλά όχι να υπάρχουν ανάμεσά τους.

Bohr's planetary model took center stage,

Το πλανητικό μοντέλο του Μπορ μπήκε στο επίκεντρο,

but soon, it too encountered some complications.

αλλά σύντομα αντιμετώπισε και αυτό κάποιες επιπλοκές.

Experiments had shown that rather than simply being discrete particles,

Πειράματα έδειξαν ότι αντί να υπάρχουν απλά ως διακεκριμένα σωματίδια

electrons simultaneously behaved like waves,

τα ηλεκτρόνια συμπεριφέρονται ταυτόχρονα και ως κύματα,

not being confined to a particular point in space.

χωρίς να περιορίζονται σε συγκεκριμένο σημείο του χώρου.

And in formulating his famous uncertainty principle,

Κατά τη διαμόρφωση της περίφημης αρχής της αβεβαιότητας,

Werner Heisenberg showed it was impossible to determine

ο Βέρνερ Χάιζενμπεργκ απέδειξε ότι είναι αδύνατον να προσδιορίσουμε

both the exact position and speed of electrons

ταυτόχρονα την ακριβή θέση και την ταχύτητα των ηλεκτρονίων

as they moved around an atom.

καθώς αυτά περιφέρονται γύρω από το άτομο.

The idea that electrons cannot be pinpointed

Η ιδέα ότι τα ηλεκτρόνια δεν μπορούν να εντοπιστούν,

but exist within a range of possible locations

αλλά υπάρχουν εντός ενός εύρους πιθανών θέσεων,

gave rise to the current quantum model of the atom,

ανέδειξε το τρέχον κβαντομηχανικό ατομικό μοντέλο,

a fascinating theory with a whole new set of complexities

μια φανταστική θεωρία με ένα εντελώς νέο σύνολο πολυπλοκοτήτων

whose implications have yet to be fully grasped.

των οποίων οι συνέπειες δεν έχουν ακόμα γίνει αντιληπτές.

Even though our understanding of atoms keeps changing,

Αν και η αντίληψή μας για τα άτομα μεταβάλλεται,

the basic fact of atoms remains,

το βασικό δεδομένο του ατόμου παραμένει,

so let's celebrate the triumph of atomic theory

έτσι ας εορτάσουμε τον θρίαμβο της ατομικής θεωρίας

with some fireworks.

με μερικά πυροτεχνήματα.

As electrons circling an atom shift between energy levels,

Καθώς τα ηλεκτρόνια γύρω από ένα άτομο αλλάζουν ενεργειακή στάθμη,

they absorb or release energy in the form of specific wavelengths of light,

απορροφούν ή εκλύουν φωτεινή ενέργεια συγκεκριμένου μήκους κύματος,

resulting in all the marvelous colors we see.

με αποτέλεσμα τα θαυμάσια χρώματα που βλέπουμε.

And we can imagine Democritus watching from somewhere,

Μπορούμε να φανταστούμε τον Δημόκριτο να μας παρατηρεί,

satisfied that over two millennia later,

ικανοποιημένος από το γεγονός ότι πάνω από δύο χιλιετίες μετά,

he turned out to have been right all along.

αποδείχθηκε ότι είχε τελικά δίκιο.