Однако только в эпоху Возрождения наука получила свое развитие и именно в этот период великие ученые Р. Бойль и И.Ньютон экспериментальным путем получили косвенные доказательства существования «неделимых частиц» - атомов.
Однако, атомы настолько малы, что их невозможно было увидеть никаким способом, поэтому их существование и строение изучалось с помощью косвенных экспериментов. Так, существование такой элементарной частицы, как электрон было обнаружено уже давно, ведь только этим можно было объяснить многие законы термодинамики и электричества.
Однако атом состоит не только из электронов. Он устроен очень сложно. В упрощенном виде его можно представить как ядро и вращающиеся вокруг него частицы – электроны. В свою очередь, ядро состоит из других элементарных частиц – протонов и нейтронов. Эти частицы крупнее и тяжелее электрона, поэтому вес ядра составляет большую часть веса всего атома, хотя размер его, напротив – очень мал по сравнению со всем атомом.
Ядро атома различных химических элементов имеет разное количество протонов и нейтронов, как и разное количество вращающихся вокруг ядра электронов. Поэтому разные элементы имеют разные свойства. Самое простое устройство имеет атом водорода.
Чтобы разделить ядро атома на составные части, нужно приложить неимоверно большое усилие и затратить огромное количество энергии. Изучать его более детально стало возможным только с появлением ускорителей частиц – так называемых синхрофазотронов и им подобным.
Размер ядра атома очень мал даже по сравнению с общим размером атома. Например, если увеличить каплю воды размером в 1 миллиметр до размеров Земли, то атомы водорода и кислорода в этой капле имели бы размер порядка 1-2 метров. При этом ядро каждого атома все-равно было бы практически незаметно - его размер составил бы всего 0.01 миллиметра.
Однако, представление об устройстве атома из электронов – отрицательно заряженных частиц, и протонов – положительных частиц, в компании с нейтронами – это сильно упрощенная схема. Даже при простейших размышлениях встает, например, вопрос – почему электроны не падают на ядро, а вертятся вокруг. Объяснение в том, что в микромире атомной физики обычные законы не действуют. Там работают законы квантовой физики и теории относительности Эйнштейна. Прорыв в понимании этих законов произошел в начале 20-го века, когда великий ученый Нильс Бор применил квантовые законы к атому. Благодаря этому атомная физика и стала бурно развиваться в последующие годы.
Однако нейтронно-протонное строение ядра – это очень упрощенная модель. На соременном этапе развития физики уже известно, что как протон, так и нейтрон сами состоят из еще более мелких частиц, и ученые иногда обнаруживают их новые виды. Например, протон – положительно заряженная частица, имеет в своем составе позитрон – положительный аналог электрона. Протон может «отпустить» позитрон и тогда он превратится в нейтрон – незаряженную частицу. А поток позитронов создаст радиоактивное излучение. А кроме позитронов, известно еще множество таких «кирпичиков».
Мир атомов – очень интересная и сложная область физики. В ней постоянно происходят новые открытия. Ради изучения микромира тратятся огромные суммы – строительство адронного коллайдера тому пример. Однако, «приручение» атома может дать человечеству практически неограниченный и дешевый источник энергии.
