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

תרגום: Ido Dekkers עריכה: Tal Dekkers

What do an ancient Greek philosopher

מה משותף לפילוסוף יווני עתיק

and a 19th century Quaker

לקוויקר מהמאה ה 19

have in common with Nobel Prize-winning scientists?

ולמדענים זוכי פרס נובל?

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

למרות שהם מופרדים ביותר מ 2,400 שנה של הסטוריה,

each of them contributed to answering the eternal question:

כל אחד תרם לתשובה לשאלה נצחית:

what is stuff made of?

ממה החומר עשוי?

It was around 440 BCE that Democritus first proposed

זה היה בערך ב 440 לפני הספירה שדמוקריטוס הציע לראשונה

that everything in the world was made up of tiny particles

שהכל בעולם עשוי מחלקיקים זעירים

surrounded by empty space.

שמוקפים בחלל ריק.

And he even speculated that they vary in size and shape

והוא אפילו שיער שהם שונים בגודל ובצורה

depending on the substance they compose.

תלוי בחומר אותו הם מרכיבים.

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

הוא קרא לחלקיקים האלה "אטומוס," יוונית לבלתי ניתנים לחלוקה.

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

לרעיונות שלו התנגדו הפילוסופים היותר פופולריים של תקופתו.

Aristotle, for instance, disagreed completely,

אריסטו, לדוגמה, לא הסכים לחלוטין,

stating instead that matter was made of four elements:

והצהיר במקום שחומר היה עשוי מארבעה יסודות:

earth, wind, water and fire,

אדמה, רוח, מים, ואש,

and most later scientists followed suit.

ורוב המדענים המאוחרים יותר הסכימו.

Atoms would remain all but forgotten until 1808,

אטומים נשארו נשכחים עד 1808,

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

כשמורה קוויקר בשם ג'ון דלטון רצה לאתגר את התאורה של אריסטו,

Whereas Democritus's atomism had been purely theoretical,

בעוד האטומיזם של דמוקריטוס היה תאורטי לחלוטין,

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

דלטון הראה שחומרים נפוצים תמיד התחלקו לאותם יסודות

in the same proportions.

באותם יחסים.

He concluded that the various compounds

הוא הסיק שהתרכובות השונות

were combinations of atoms of different elements,

היו צרופים של אטומים של יסודות שונים,

each of a particular size and mass

כל אחד בגודל ומסה יחודית

that could neither be created nor destroyed.

שלא ניתן ליצור או להשמיד.

Though he received many honors for his work,

למרות שהוא קיבל הרבה תשבחות על עבודתו,

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

קקוויקר, דלטון חי בצניעות עד סוף חייו.

Atomic theory was now accepted by the scientific community,

התאוריה האטומית עכשיו התקבלה על ידי הקהילה המדעית,

but the next major advancement

אבל ההתקדמות המשמעותית הבאה

would not come until nearly a century later

לא הגיעה עד כמעט מאה מאוחר יותר

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

עם הגילוי של האלקטרון ב 1897 על ידי פיזיקאי ג'י ג'י תומפסון.

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

במה שאפשר לקרוא לו מודל עוגיית השוקולד צ'יפס של האטום,

he showed atoms as uniformly packed spheres of positive matter

הוא הראה אטומים ככדורים דחוסים בצורה אחידה של חומר חיובי

filled with negatively charged electrons.

מלאים באלקטרונים טעונים במטען שלילי.

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

תומפסון זכה בנובל ב 1906 עבור גילוי האלקטרון,

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

אבל המודל שלו של האטום לא החזיק הרבה זמן.

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

זה היה בגלל שהיו לו תלמידים די חכמים,

including a certain Ernest Rutherford,

כולל אחד בשם ארנסט רתרפורד,

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

שהפך לידוע כאבי עידן הגרעין.

While studying the effects of X-rays on gases,

בעודו לומד את ההשפעות של קרני רנטגן על גזים,

Rutherford decided to investigate atoms more closely

רתרפורד החליט לחקור אטומים יותר מקרוב

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

על ידי יריית חלקיקי אלפא חיוביים זעירים על יריעה של זהב.

Under Thompson's model,

תחת המודל של תומפסון,

the atom's thinly dispersed positive charge

המטען החיובי הדחוס הזעיר

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

לא יהיה מספיק כדי להסיט את החלקיקים במיקום מסויים.

The effect would have been like a bunch of tennis balls

האפקט היה כמו קבוצה של כדורי טניס

punching through a thin paper screen.

שעוברים דרך מסך נייר דק.

But while most of the particles did pass through,

אבל בעוד שרוב החלקיקים באמת עברו דרך,

some bounced right back,

חלקם קפצו חזרה,

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

מה שהציע שהקרום היה יותר כמו רשת עם חורים ממש גדולים.

Rutherford concluded that atoms consisted largely of empty space

רתרפורד הסיק שאטומים מכילים אזורים ריקים גדולים

with just a few electrons,

עם רק מעט אלקטרונים,

while most of the mass was concentrated in the center,

בעוד רוב המסה מרוכזת במרכז,

which he termed the nucleus.

שהוא קרא לו הגלעין.

The alpha particles passed through the gaps

חלקיקי האלפא עברו דרך הפערים

but bounced back from the dense, positively charged nucleus.

אבל קפצו חזרה מהגלעין הדחוס הטעון חיובית.

But the atomic theory wasn't complete just yet.

אבל תאוריית האטום לא היתה מושלמת עדיין.

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

ב 1913, סטודנט נוסף של תומפסון בשם נילס בוהר

expanded on Rutherford's nuclear model.

הרחיב את מודל הגלעין של רתרפורד.

Drawing on earlier work by Max Planck and Albert Einstein

בעזרת עבודה מוקדמת של מקס פלאנק ואלברט איינשטין

he stipulated that electrons orbit the nucleus

הוא העריך שהאלקטרונים חגים מסביב לגלעין

at fixed energies and distances,

באנרגיות ומרחקים קבועים,

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

ומסוגלים לקפוץ מרמה אחת לשניה, אבל לא להתקיים במרחב שבינהן.

Bohr's planetary model took center stage,

המודל הפלנטרי של בור לקח את מרכז הבמה,

but soon, it too encountered some complications.

אבל במהרה, גם הוא נתקל בבעיות.

Experiments had shown that rather than simply being discrete particles,

ניסויים הראו שבמקום להיות חלקיקים בודדים,

electrons simultaneously behaved like waves,

אלקטרונים התנהגו באותו הזמן גם כגלים,

not being confined to a particular point in space.

לא מוגבלים לנקודה מסויימת במרחב.

And in formulating his famous uncertainty principle,

וביצירת עיקרון אי הודאות המפורסם שלו,

Werner Heisenberg showed it was impossible to determine

וורנר הייזנברג הראה שזה בלתי אפשרי לקבוע

both the exact position and speed of electrons

גם את המיקום המדוייק וגם את המהירות המדוייקת של אלקטרונים

as they moved around an atom.

כשהם מקיפים את האטום.

The idea that electrons cannot be pinpointed

הרעיון של אלקטרונים שלא ניתנים למיקום

but exist within a range of possible locations

אבל קיימים בתוך טווח של מיקומים אפשריים

gave rise to the current quantum model of the atom,

תרם לעליה של המודל הקוואנטי הנוכחי של האטום,

a fascinating theory with a whole new set of complexities

תאוריה מרתקת עם סט חדש של סיבוכיות

whose implications have yet to be fully grasped.

שההשלכות שלו עדיין לא הובנו לגמרי.

Even though our understanding of atoms keeps changing,

למרות שההבנה שלנו את האטומים ממשיכה להשתנות,

the basic fact of atoms remains,

העובדה הבסיסית של קיום האטומים נשארת,

so let's celebrate the triumph of atomic theory

אז בואו נחגוג את הניצחון של תאוריית האטום

with some fireworks.

עם כמה זיקוקים.

As electrons circling an atom shift between energy levels,

כשאלקטרונים שמקיפים את האטום נעים בין רמות אנרגיה,

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

הם קולטים או משחררים אנרגיה בצורה של אורכי גל מסויימים של אור,

resulting in all the marvelous colors we see.

מה שגורם לצבעים הנפלאים שאנחנו רואים.

And we can imagine Democritus watching from somewhere,

ואנחנו יכולים לדמיין את דמוקרטס צופה ממקום כלשהו,

satisfied that over two millennia later,

מרוצה שיותר מאלפיים שנה מאוחר יותר,

he turned out to have been right all along.

הוא היה זה שצדק לכל אורך הדרך.