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. ;-)