Šareno

Jesu li atomi čestice ili se iza toga skriva još nešto

lifeX.hr

atom

Teorija relativnosti

1905 je Albert Einstein promijenio prevladavajući svjetonazor Newton-ove fizike za dobro bit čovječanstva, uvođenjem svoje specijalne teorije relativnosti, nakon čega je slijedila 1915 opća teorija relativnosti.

 Dokazao je kako Newton-ovi zakoni fizike nisu nikako stacionarni, već su relativni glede motritelja i motrenog. Zavisno o razlici u brzini između motritelja i motrenog objekta, prostor se ili počinje stiskati ili širiti, a vrijeme se počinje usporavati ili ubrzavati.  Einstein je zaključio u svojoj teoriji relativnosti  kako se prostor i vrijeme više ne mogu promatrati kao dvije odvojene stvari, već kao jedna ujedinjena stvar, koju je nazvao kontinuum prostor-vrijeme

 Teorija relativnosti podržava primarnost lokaliteta, što znači nužnost odvijanja svih fizikalnih fenomena u ograničenom vremenu i ograničenom prostoru. Akcije na daljinu trebaju vrijeme za putovanje kroz prostor, jer nikakva materijalna stvar ili sila ne može prijeći brzinu svijetla.

 Kvantna fizika

Tvorac kvantne fizike je Max Planck. 1900. je proučavao spektralne linije, boje topline emitirane iz crnog tijela. Crno tijelo je objekt koji kompletno apsorbira svu toplinsku radijaciju, doseže ravnotežnu temperaturu i zatim ponovno zrači apsorbiranu toplinu. Planck je otkrio nekontinuiranost zračenja energije te zračene topline crnog tijela, koji se odvijao u emisiji jednakih i konačnih provala paketa energije s jasnim frekvencijama. Planck je pretpostavio da su vibracije atoma u crnom tijelu bile izvor radijacije. Diskretne linije energetskog spektra bi se mogle jedino objasniti pobuđenošću atoma u više energetsko stanje zbog apsorpcije topline. Apsorbirana energija se ponovno otpušta zračenjem paketa elektromagnetske energije kada se atomi vraćaju u svoja temeljna stanja. Ti su paketi energije nazvani  kvantima, a energija paketa je proporcionalna frekvenciji zračenja.

 Planck-ov koncept kvanta energije je bio u sukobu s klasičnom Maxweell-ovom elektromagnetskom teorijom, koja je predviđala kretanje elektromagnetske energije u valovima, poprimajući bilo koje male količine energije. Trebali je niz godina dok se utjecaj Planck-ovih otkrića nije konačno prihvatio i shvatio. Planck je očekivao kako će netko drugi naći bolje objašnjenje od njegovih kvanta, no njih je međutim potvrdio Einstein u kvantima zračenja elektromagnetske energije u eksperimentima s fotelektričkim efektom, gdje je svjetlosne kvante nazvao fotonima. Ono što je zapravo Einstein dokazao, je činjenica da se svijetlost sastoji od čestica, fotona. Einstein je za svoj rad na fotoelektričkom efektu dobio Nobelovu nagradu.

1905 je Rutherford otkrio jezgru atoma, a 1913. je Niels Bohr, koji se radio s Rutherford-om, predložio model atoma sličan minijaturnom Sunčevom sustavu u kom elektroni orbitiraju oko jezgre, kao naši planeti oko Sunca. Putanje elektrona oko jezgre su sferični slojevi nazvani elektronskim ljuskama na diskretnim udaljenostima od jezgre. Elektronska ljuska je bila odgovor Bohr-a na otkriće Max Planck-a, zaključivši kako bi atom mogao egzistirati samo s diskretnim skupom stabilnih energetskih stanja.

 Objasnio je kako elektroni mogu samo orbitirati oko jezgre u danim ljuskama, no slobodno mogu kvantno skakati iz jedne ljuske u drugu. Kada elektron skače (kvantni skok) iz više ljuske, ljuske s višom energijom,  na nižu ljusku (ljuska s nižom energijom ), emitira se foton određene valne dužine (frekvencije ). Elektron ne putuje prostorom između ljusaka, već samo skače s jedne ljuske na drugu. Bohr je objasnio misterij zašto se elektroni ne sruše u jezgru rekavši kako je nemoguće ‘prijeći’ najnižu ljusku. Do danas kvantna fizika nije nikada bila u mogućnosti objasniti zašto su elektroni prisiljeni orbitirati u danoj ljusci; odgovor je jednostavan – to je magičnost kvantne fizike!


Pročitajte: Svijet kroz prizmu fizike

Facebook komentari

lifeX.hr

Odgovori