Ανακάλυψη των σωματιδίων

— Τα άτομα, που συμπεριφέρονται ως αδιαίρετα σ. στα χημικά φαινόμενα, παρουσιάζουν την πολυπλοκότητα τους στα ηλεκτρομαγνητικά φαινόμενα. Κάθε άτομο αποτελείται πράγματι από ένα πυρήνα, που φέρει θετικό ηλεκτρικό φορτίο και ο οποίος περιβάλλεται από ένα νέφος ηλεκτρόνιων, τα οποία έχουν αρνητικό φορτίο, και αυτή ακριβώς η κατανομή των φορτίων δίνει αφορμή σε φαινόμενα που ανάγονται σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις. Με τη μελέτη των ηλεκτρομαγνητικών ακτινοβολιών, φτάσαμε στην υπόθεση (Πλανκ*, 1900) της ύπαρξης ενός κβάντου της ηλεκτρομαγνητικής ακτινοβολίας, στο οποίο αργότερα δόθηκε το όνομα φωτόνιο*. Η θεωρία του φω-τοηλεκτρικού φαινόμενου (*φωτοηλεκτρισμός), που διατύπωσε ο Αϊνστάιν το 1905, και η σημασία που απόχτησε η έννοια του φωτονίου από την πρώτη διατύπωση της κβαντικής θεωρίας του ατόμου από τον Μπορ* (1913) επέτρεψαν την πειραματική επιβεβαίωση της ύπαρξης των φωτονίων, δηλαδή του σωματιδιακού χαρακτήρα των ακτινοβολιών (Μίλλικαν* 1916, Κόμπτον* 1923). Αντίθετα προωθήθηκε η υπόθεση (Ντε Μπρολί 1924) ότι τα σωματίδια θα είχαν κυματικές ιδιότητες (κβαντική μηχανική*, μηχανική). Τα πρώτα σ. που ανακαλύφτηκαν ήταν τα ηλεκτρόνια, τα οποία μπορούν εύκολα να καταστούν ελεύθερα, επειδή συνδέονται με τον πυρήνα σχεδόν αποκλειστικά με δυνάμεις ηλεκτροστατικής φύσης (η έλξη της βαρύτητας εΐ-ναι πρακτικά αμελητέα). Το 1932 ο Καρλ Νταίηβιντ Άντερσον* ανακάλυψε ένα σ. που είχε τα ίδια χαρακτηριστικά με το ηλεκτρόνιο, αλλά που έφερε θετικό φορτίο, δηλαδή το θετικό ηλεκτρόνιο ή ποζιτρόνιο*, το οποίο είναι το αντισωματίδιο του κανονικού ηλεκτρόνιου. Ο πυρήνας* εξάλλου αποτελείται από πρωτόνια και νετρόνια (στους δύο αυτούς τύπους σ. δίνεται το όνομα νουκλεόνια). Η δομή του πυρήνα μπορεί αντίθετα να καταστεί γνωστή μόνο με το ενδιάμεσο κρούσεων μεταξύ ατόμων ή πυρήνων, επειδή παρεμβαίνουν οι πυρηνικές δυνάμεις.