Posted By: Petrik (Petrik) on 'CZscience'
Title: Dukazy atomu
Date: Thu Oct 28 04:19:32 1999
> > jake existuji teoreticke a prakticke dukazy, ze
> > existuji atomy?
Jerg urcite rekl plno veci velmi hezky. Ja bych ale z titulu filosofa zacal
jeste davneji. Rekove prisli s tim (presneji atomiste jako Demokritos), ze
cely svet je slozen asi z 12 druhu soucastek, ktere maji hacky a ruzne se k
sobe pripevnuji. Nemeli k tomu samozrejme absolutne zadne dukazy, jejich
odhad byl nicmene skvely. Rikali soucastkam "atomy". Co jsou atomy (recky
nedelitelny), doznalo za tu dobu velkych revizi, zakladni myslenka vsak byla
spravne.
Chemici si skutecne povsimli pevnych pomeru slucovacich. Pokud treba nechame
reagovat chlor s necim, kde je sodik, abychom ziskali sul, zjistime, ze
vzdycky je treba spravny pomer chloru a sodiku. Proc nemuze byt trochu
"sodikovatejsi" sul? Proc je pomer vzdy stejny? Atomova hypoteza se zacala
vnucovat: je treba jeden atom chloru a jeden atom sodiku, tim je dana sul. Jak
jerg take spravne rika, teplo lide jiz davno uspesne popsali mikroskopicky
jako kmitani malych castecek. Kdyz je neco horke, znamena to jen to, ze
jednotlive atomy a molekuly sebou vice tresou, maji vice energie na jeden atom.
To jeste ale porad nevedeli presne, jak je takovy atom velky.
Uz v minulem stoleti pozorovali elektrony, pri fotoelektrickem efektu
dokazali z hmoty vyrazet zaporne nabite castecky (poprve ho pozoroval
Heinrich Hertz). Muselo byt neco, co naboj vyvazi. Drive si mysleli, ze
zaporne elektrony letaji v kladnem pudingu, Rutherford ale nekdy na prelomu
stoleti ukazal, ze kladne nabita hmota je soustredena v malych bodech
(jadrech).
Rekl bych ale, ze naprosto zasadni zlom, ktery vymytil prakticky vsechny
odpurce atomove teorie, bylo Einsteinovo vysvetleni Brownova pohybu pomoci
atomove hypotezy v roce 1905 (spolu s jeho teorii fotoefektu a specialni
relativitou). Biolog Brown jiz pred staletimi pod mikroskopem pozoroval, ze
se castecky pylu dabelsky pohybuji. Inu rekl si: zviratka! :-) Ziva sila je
nuti hybat se. Pozval kamarada a mucili pylove zrnko tak dlouho, az si byli
jisti, ze je urcite mrtve. :-) Ale chaoticke kmitani trvalo.
Einstein vysvetlil tento pohyb pomoci chaotickeho narazeni molekul vody na
castecky pylu ze vsech stran - typicka vzdalenost, kam dorazi pyl, je
odmocninou z casu. Urcenim koeficientu Einstein dokazal odhadnout velikost
atomu a urcit tak Avogadrovu konstantu. To mu stacilo k predpovedi chovani
vsech moznych castecek kdekoliv, coz byla fascinujici predpoved, ktera byla
zcela potvrzena.
Dnes jsme ale samozrejme mnohem dale. Rozumime perfektne vsem vlastnostem
vsech atomu, napriklad umime presne pocitat spektralni cary - carky v duze,
typicke pro kazdy atom jako otisky prstu, s presnosti na deset a vice
desetinnych mist, vcetne nejjemnejsi struktury. Navic elektronovym
mikroskopem lze nejvetsi atomy primo videt. V detektorech urychlovace lze
primo sledovat drahy nabitych castic, merit jejich hmotnosti atd.
Elektronovy mikroskop ale neni tim nejlepsim na sledovani atomu. Takzvany
rastrovaci tunelovy mikroskop umi presne odkoukat atomovou strukturu
libovolneho povrchu. Jde o to, ze tenkou a spicatou jehlicku jemne posouvame
po povrchu a merime napeti (pri spravne pripojenem zdroji apod.). Pokud
zrovna hladime atom, proud se zmeni atd. Timto lze ziskat presnou strukturu
atomu na povrchu.
Ve skutecnosti je veda dnes jeste asi o 8 radu dale. Atomy maji velikost asi
desetinu nanometru, 10^{-10} metru. Skladaji se z kladne nabiteho jadra
(protony a neutrony) plus elektronu obihajicich podle magickych zakonu
kvantove mechaniky, ktere presne zname. Proton ci neutron samotny se sklada
ze tri kvarku. Kvarky a elektrony jsou bodove castice; experimentalne vime
zcela bezpecne, ze jakakoliv jejich podstruktura musi byt mensi nez 10^{-18}
metru, coz je jeste stomilionkrat mensi nez atom. Diky urychlovacum castic
apod. fyzici dnes bezpecne rozumeji strukture hmoty na vzdalenostech i
stomilionkrat mensich nez atom.
Atom je pro fyzika castic velky system, kdesi v domene kazdodenniho zivota.
Zahady, ktere fundamentalni fyzika resi dnes, se tykaji vzdalenosti tolikrat
mensich nez atom, kolikrat je atom mensi nez chroust, a mensich.
> Pak se naslo stepeni atomu (funkcnost atomovky je take peknym dukazem).
Atomova bomba je trochu misnomer. Jde v ni ne o atomovou energii - atomova
energie je obycejna "chemicka" energie uvolnena pri chemickych reakcich - ale
o jadernou energii. Jaderna bomba tedy je dukazem naseho chapani jevu na
urovni jadra, ktere je asi stotisickrat mensi nez atom.
Dik za zapujceni konta. ;-)