Fysika světa

Od Demokrita ke kvarkům

Menší a menší...

Lymfocyt T napadený HIV(30 000)

Atomy uhlíku v grafitu

Nápis z atomů

Filosofický atomismus

Demokritos (460–370), Epikuros (314-270) – látka složena z konečných, tvrdých a nedělitelných částic

atomy (z řec. – nepožatý, nedělitelný)

filosofická spekulace

obrozenci: nedrob

Chemický atomismus

Joseph Louis Proust (1754–1826): reagující látky se slučují jen v určitých hmotnostních poměrech – zákon stálých poměrů slučovacích

John Dalton (1766 – 1844): některé prvky se mohou slučovat v různých poměrech – zákon násobných poměrů slučovacích

nepřímý důkaz existence atomů

Počet částic

Amadeo Avogadro (1776–1856): ve stejných objemech různých plynů je při stejném tlaku a teplotě týž počet molekul

Johann Loschmidt (1821–1895): první úspěšnější pokus o určení konstanty („Loschmidtova konstanta“)

Brownův pohyb

Robert Brown (1827): Brownův pohyb Albert Einstein (1879–1955): vysvětlení

Brownova pohybu (1905) Jean Baptiste Perrin (1870–1942):

měření Avogadrovy konstanty z Brownova pohybu

Exkurs 1: Molární veličiny

atomová hmotnostní jednotka relativní atomová hmotnost, relativní

molekulová hmotnost látkové množství, Avogadrova konstanta molární hmotnost molární objem, normální molární objem

Elektrický náboj iontu

elektrolýza náboj přenesený při vyloučení 1 molu

látky: F=9,648.104 C/mol elementární náboj

Do nitra atomu

Julius Plücker (1801–1868): katodové záření (1859)

Joseph John Thomson (1856–1940): proud rychle letících „atomů elektřiny“ čili elektronů

z pohybu v magnetickém a elektrickém poli určen měrný náboj e/m

rozpad

Millikanův pokus (1910)

Robert Millikan (1868–1953)

Důsledky:

ze znalosti e/m a e lze stanovit hmotnost elektronu

objev první elementární částice elektrony vyletují z atomů → atom není

nedělitelný Thomsonův pudinkový model atomu

(kladnej pudink a záporný elektronový rozinky)

Stavba atomu

Ernest Rutherford (1871–1937): „Rutherfordův pokus“ (1911)

částice (atomy He bez elektronů), lze je počítat podle záblesků na ZnS

metoda bavlněných žoků války Severu proti Jihu

Rutherfordův pokus (1911)

Důsledky

celý kladný náboj a téměř celá hmotnost atomu jsou v malé centrální oblasti – v jádře atomu

rozměr jádra je 1/100 000 rozměru atomu

elektrony s jádrem reagují prostřednictvím elektrických sil

Neutron

Walter Bothe (1891–1957): 1932 ozařování beryllia částicemi ; vznik pronikavého záření, které se neochyluje magnetickým ani elektrickým polem; špatný výklad ()

James Chadwick (1891–1974): částice těžké jako jádra vodíku, ale bez náboje

Složení jádra atomů

Werner Heisenberg (1901–1976) Дмитрий Іваненко (1904–)

protony a neutrony (1932) mp = 1,0073u =1,673.10-27 kg

mn = 1,0087u =1,675.10-27 kg

Hmotnostní spektrometrie

Exkurs 2: Atomy

nukleony prvek nuklid, izotop, izobar protonové číslo, nukleonové číslo

Kvarky

elektron – vskutku elementární částice protony, neutrony – složeny z kvarků Stanford, Kalifornie – ostřelování

protonů a neutronů elektrony Richard Taylor (1929–), Jerome

Friedman (1930–), Henry Kendall (1936–): protony a neutrony se chovají jako soubor menších částic

Kvarky

Richard Feynman (1918–1988): mají vlastnosti dříve uvažovaných částic – kvarky

quark – James Joyce: Finnegans Wake (Plačky nad Finneganem): „Three quarks for Muster Mark!“

patrně nemohou existovat samostatně

Kvarky

d down horní u up dolní s strange podivný c charm půvabný b beauty (bottom) krásný t truth (top) pravdivý