זוכי פרס נובל לפיזיקה אטומית

מי מעורב בפיזיקה אטומית?

כשזה מגיע לפיזיקה האטומית, רבים מהחוקרים המובילים הם פיזיקאים. כדי להיות פיזיקאי, צריך לקבל דוקטורט בפיזיקה ולהיות בעל בסיס חזק במתמטיקה כדי להיות מסוגל לפתור את המשוואות המורכבות הכרוכות בפיזיקה האטומית. בנוסף לפיזיקאים, גם כימאים החוקרים את מבנה האטומים ואת האינטראקציות שלהם עם יסודות אחרים מעורבים בפיזיקה האטומית. ישנם גם חוקרים בתחומים אחרים העוסקים בפיזיקה אטומית. מהנדסים מעורבים לעתים קרובות בפיתוח טכנולוגיות חדשות המבוססות על תכונות האטומים והחלקיקים התת-אטומיים שלהם. בנוסף, מדעני מחשב מעורבים לעתים קרובות בפיתוח טכנולוגיות חדשות המערבות את תכונותיהם של אטומים וחלקיקים תת-אטומיים שלהם.

גילוי האלקטרון

אלקטרונים הם חלקיקים תת-אטומיים בעלי מטען שלילי שהתגלו על ידי הפיזיקאי הבריטי סר ארנסט רתרפורד בשנת 1897. הוא גילה שלאטומים של חומרים רדיואקטיביים יש כמות חלשה מאוד אך מדידה של קרינה מייננת. זה יאפשר לאטומים רדיואקטיביים לאבד כמות קטנה מהקרינה שלהם. הוא גילה שקרינה זו מסוגלת לגרום לאטומים להיטען. רתרפורד קבע שהקרינה מגיעה מהאטומים עצמם. זה היה בלתי אפשרי אם הם היו ניטרליים. הדרך היחידה שזה יהיה אפשרי היא אם לאטומים היה מטען שלילי. זה גרם לו להאמין שיש חלקיק בתוך האטומים שגרם לקרינה. חלקיק זה יתפרסם כאלקטרון בעל מטען שלילי. תגלית זו היא אחת המפורסמות בתולדות הפיזיקה והיא אחת הסיבות העיקריות לכך שרתרפורד זכתה בפרס נובל.

ניסוי החריץ הכפול

הניסוי הכפול הוא אחד הניסויים המפורסמים ביותר בהיסטוריה של הפיזיקה האטומית. זהו ניסוי שמראה כיצד אור וחומר יכולים להתנהג בדרכים שנחשבות בלתי אפשריות לפי המודלים הקלאסיים. ניסוי זה נעשה בלייזר, חריץ כפול ומסך. האור מהלייזר מופנה דרך חריץ כפול ואז למסך. על המסך תראה תמונה שהיא שילוב של שני החריצים. ניתן לראות את שני החריצים כדוגמת הפרעות שיש לה סדרה של אזורים בהירים וכהים על המסך. כאשר אתה מרחיק את המסך מהחריץ הכפול, התמונה על המסך הופכת מוגדרת יותר. המרחק שעליך להרחיק את המסך מהחריץ הכפול יקבע את מידת הבהירות. הניסוי עם החריצים הכפולים הוכיח שחומר יכול להתנהג גם כחלקיק וגם כגל. ניסוי זה הוא אחת הסיבות העיקריות לכך שהחוקרים זוכים בפרס נובל על עבודתם בפיזיקה האטומית.

תורת הקוונטים

תורת הקוונטים היא תחום בפיזיקה אטומית המבוסס על הנחה של קיומם של חלקיקים תת-אטומיים. התיאוריה גם מניחה שחלקיקים תת-אטומיים אלו מסוגלים לפעול כגלים בזמן שהם בתנועה. הם יכולים גם להיות במצב של השעיה ולא להתקיים כלל עד שהם נצפים. תיאוריה זו פותחה על ידי מספר מדענים שונים ותהפוך לאחת התגליות החשובות ביותר בפיזיקה האטומית. תורת הקוונטים תהיה אחראית למספר פרסי נובל עבור אלה שישתמשו בה במחקר האטום שלהם.

זיהוי ניוטרונים

גילוי ניוטרונים היה תגלית חשובה מאוד בפיזיקה האטומית מכיוון שהיא תשמש לגילוי היסודות הרדיואקטיביים הנפוצים ביותר בטבע. זה יאפשר למדענים לקבוע את גיל כדור הארץ. זה ישמש גם לפיתוח טכנולוגיה ומכונות חדשות באמצעות מחקר בפיזיקה אטומית. תגלית זו תהיה אחראית לכמה פרסי נובל מכיוון שהיא ישימה בכל כך הרבה תחומים.

חזקת נייטרליות

רוב החלקיקים התת-אטומיים נחשבים לנייטרליים. זו הנחה שמקורה בהתבוננות שאין להם מטען כשהם בתוך אטום. מכיוון שהאלקטרון נקבע כמטען שלילי, ההנחה הייתה שכל החלקיקים התת-אטומיים היו חיוביים ונייטרליים. זה הוביל לגילוי הפרוטון, שהוא החלקיק התת-אטומי הנפוץ ביותר ביקום. לפרוטון יש מטען חיובי ומסה שגדולה כמעט פי 2000 מהאלקטרון. גילוי זה יהיה חשוב בפיתוח של כורים גרעיניים ונשק אטומי. תגלית זו תהיה אחראית לכמה פרסי נובל מכיוון שהיא ישימה בכל כך הרבה תחומים.

סיכום

תחום הפיזיקה האטומית הוא אחד התחומים הקטנים ביותר בפיזיקה. הסיבה לכך היא שהוא מתמקד במאפיינים של החלקיקים התת-אטומיים המרכיבים את האטומים. הגילוי של חלקיקים אלה והאופן שבו הם מתקשרים זה עם זה אחראים לרוב פרסי נובל המוענקים לפיזיקה האטומית.