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

2400 évnyi kutatás az atom után - Theresa Doud

Fordító: Zsófia Kaszab Lektor: Dénes Sebestyén

What do an ancient Greek philosopher

Mi a közös egy ógörög filozófusban,

and a 19th century Quaker

egy 19. századi kvékerben,

have in common with Nobel Prize-winning scientists?

és Nobel-díjas tudósokban?

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

Bár 2400 évnyi történelem választja szét őket egymástól,

each of them contributed to answering the eternal question:

mégis mindegyikük hozzájárult, az örök kérdés megválaszolásához:

what is stuff made of?

miből vannak a dolgok?

It was around 440 BCE that Democritus first proposed

Démokritosz i. e. 440 körül tette fel először, hogy

that everything in the world was made up of tiny particles

a világon mindent apró részecskék alkotnak,

surrounded by empty space.

amiket üres tér vesz körül.

And he even speculated that they vary in size and shape

Sőt azt is feltételezte, hogy méretük és alakjuk eltérő,

depending on the substance they compose.

attól függően, hogy milyen anyagot alkotnak.

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

Ezeket a részecskéket "atomos"-nak nevezte, ami görögül oszthatatlant jelent.

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

Elképzeléseit abban az időben sok, nála népszerűbb filozófus ellenezte.

Aristotle, for instance, disagreed completely,

Arisztotelész, például, egyáltalán nem értett egyet,

stating instead that matter was made of four elements:

azt állítva ehelyett, hogy az anyag négy részből áll:

earth, wind, water and fire,

föld, szél, víz és tűz,

and most later scientists followed suit.

és a későbbi tudósok legtöbbje követte az ő példáját.

Atoms would remain all but forgotten until 1808,

Az atomokról egészen 1808-ig meg is feledkeztek,

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

amikor egy John Dalton nevű kvéker vitatni kezdte Arisztotelész elméletét.

Whereas Democritus's atomism had been purely theoretical,

Míg Démokritosz atomizmusa pusztán elméleti volt,

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

Dalton megmutatta, a közönséges anyagok, mindig ugyanazokra az elemekre bomlanak,

in the same proportions.

egyforma arányban.

He concluded that the various compounds

Megállapította, hogy a különféle vegyületek

were combinations of atoms of different elements,

különböző elemek atomjainak a kombinációi,

each of a particular size and mass

melyek mindegyikének adott mérete és tömege van,

that could neither be created nor destroyed.

és amelyeket sem létrehozni, sem megsemmisíteni nem lehet.

Though he received many honors for his work,

Habár számos kitüntetésben részesült munkásságáért,

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

mégis kvékerként, Dalton élete utolsó napjáig szerényen élt.

Atomic theory was now accepted by the scientific community,

Az atomelméletet eddigre már elfogadta a tudományos közösség,

but the next major advancement

de a következő nagy előrelépésre

would not come until nearly a century later

majd egy évszázadot kellett várni,

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

amikor is a fizikus J.J. Thompson 1897-ben felfedezte az elektront.

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

Azon keresztül, amit az atom csokis keksz modelljének is hívhatunk,

he showed atoms as uniformly packed spheres of positive matter

mutatta be az atomokat, mint egyenletes, pozitív anyagból álló gömböket,

filled with negatively charged electrons.

negatív töltésű elektronokkal telítve.

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

Az elektron felfedezéséért Thompson 1906-ban elnyerte a Nobel-díjat,

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

de az atom modellje nem tartott ki sokáig.

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

Ez azért volt, mert történetesen volt néhány nagyon okos diákja,

including a certain Ernest Rutherford,

beleértve egy bizonyos Ernest Rutherfordot is,

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

aki úgy lett ismert, mint a nukleáris kor atyja.

While studying the effects of X-rays on gases,

A röntgensugarak gázokra gyakorolt hatásait vizsgálva,

Rutherford decided to investigate atoms more closely

Rutherford úgy döntött, hogy közelebbről is megvizsgálja az atomokat,

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

pozitív töltetű alfa részecskéket lőve egy aranyfólia lapra.

Under Thompson's model,

Thompson modellje szerint

the atom's thinly dispersed positive charge

az atom vékonyan elszórt pozitív töltete

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

nem lenne elég ahhoz, hogy bármely helyen eltérítse a részecskéket.

The effect would have been like a bunch of tennis balls

A hatás olyan lenne, mintha egy rakás teniszlabda

punching through a thin paper screen.

ütne át egy vékony papírt.

But while most of the particles did pass through,

De amíg a részecskék nagyja átjutott,

some bounced right back,

néhány visszapattant,

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

ami arra utal, hogy a fólia inkább egy vastag háló, nagy szemekkel.

Rutherford concluded that atoms consisted largely of empty space

Rutherford megállapította, hogy az atomok pár elektront bíró

with just a few electrons,

üres térből állnak,

while most of the mass was concentrated in the center,

miközben a tömeg nagy része a központban koncentrálódik,

which he termed the nucleus.

amit nukleusznak nevezett el.

The alpha particles passed through the gaps

Az alfa részecskék átmentek a szemeken,

but bounced back from the dense, positively charged nucleus.

de visszapattantak a sűrű, pozitív töltésű nukleuszról.

But the atomic theory wasn't complete just yet.

De az atomelmélet még nem volt teljes.

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

1913-ban Thompson egy másik diákja, akit Niels Bohrnak hívtak,

expanded on Rutherford's nuclear model.

kibővítette Rutherford atommodelljét.

Drawing on earlier work by Max Planck and Albert Einstein

Max Planck és Albert Einstein korábbi munkáira alapozva,

he stipulated that electrons orbit the nucleus

kikötötte, hogy az elektronok a nukleusz körül keringenek

at fixed energies and distances,

fix energiával és távolságra, képesen arra,

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

hogy egyik szintről a másikra ugorjanak, de nem létezhetnek a köztes térben.

Bohr's planetary model took center stage,

Bohr planetáris modellje került a középpontba,

but soon, it too encountered some complications.

de hamarosan ez is némi bonyodalomba ütközött.

Experiments had shown that rather than simply being discrete particles,

A kísérletek azt mutatták, hogy ahelyett, hogy egyszerűen önálló részecskék lennének,

electrons simultaneously behaved like waves,

az elektronok egyszerre hullámként is viselkednek,

not being confined to a particular point in space.

és nem korlátozódnak egy bizonyos pontra a térben.

And in formulating his famous uncertainty principle,

Híres határozatlansági elvének megalkotásakor,

Werner Heisenberg showed it was impossible to determine

Werner Heisenberg megmutatta, hogy lehetetlen meghatározni

both the exact position and speed of electrons

egyszerre az elektronok pontos sebességét és pozícióját,

as they moved around an atom.

ahogy egy atom körül mozognak.

The idea that electrons cannot be pinpointed

Az elképzelés, hogy az elektronokat nem lehet pontosan meghatározni,

but exist within a range of possible locations

de lehetséges helyek tartományain belül léteznek

gave rise to the current quantum model of the atom,

vezetett a jelenlegi kvantum atom modellhez,

a fascinating theory with a whole new set of complexities

egy lenyűgöző elmélethez, egy sor új komplexitással,

whose implications have yet to be fully grasped.

amelyeknek a következményeit még nem teljes egészében értettük meg.

Even though our understanding of atoms keeps changing,

Habár az atomokról alkotott felfogásunk állandóan változik,

the basic fact of atoms remains,

az atomok alapvető ténye megmarad,

so let's celebrate the triumph of atomic theory

így ünnepeljük meg az atomelmélet diadalát,

with some fireworks.

egy kis tűzijátékkal.

As electrons circling an atom shift between energy levels,

Ahogy egy atom körül keringő elektronok energia szinteket váltanak,

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

energiát nyelnek el, vagy adnak ki adott hullámhosszú fény formájában,

resulting in all the marvelous colors we see.

mindezeket a csodálatos színeket létrehozva, amit látunk.

And we can imagine Democritus watching from somewhere,

És el tudjuk képzelni, ahogy Démokritosz elégedetten figyel

satisfied that over two millennia later,

valahonnan, amiért több mint két évezreddel később

he turned out to have been right all along.

bebizonyosodott, hogy mindvégig igaza volt.