|
ปี ค.ศ. 1869 [[ดมีตรี เมนเดเลเยฟ]] อาศัยการค้นพบของนักวิทยาศาสตร์ยุคก่อนหน้าเช่นลาวัวซิเยร์ คิดค้นและเผยแพร่[[ตารางธาตุ]]ขึ้นเป็นครั้งแรก<ref>[http://www.iupac.org/didac/Didac%20Eng/Didac01/Content/S01.htm IUPAC article on periodic table]</ref> ตารางนี้ใช้เป็นตัวแทนถึงกฎการวนซ้ำ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงคุณสมบัติทางเคมีเฉพาะตัวของ[[ธาตุเคมี|ธาตุ]] ซึ่งจะ ''วนซ้ำเป็นรอบ ๆ'' ตาม[[หมายเลขอะตอม]]
olo
=== ส่วนประกอบย่อยและทฤษฎีควอนตัม ===
[[เจ. เจ. ทอมสัน]] นักฟิสิกส์ ค้นพบอิเล็กตรอนจากการศึกษา[[รังสีแคโธด]]เมื่อปี ค.ศ. 1897 และสรุปว่ามันเป็นส่วนประกอบอยู่ในอะตอมทุกตัว ซึ่งเป็นการล้มล้างความเชื่อที่ว่าอะตอมนั้นเป็นอนุภาคเล็กที่สุดของสสารไม่สามารถแบ่งแยกได้<ref name="nobel1096">{{cite web
| year=1906
| title=J.J. Thomson
| url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1906/thomson-bio.html
| publisher=[[มูลนิธิโนเบล|Nobel Foundation]]
| accessdate=2007-12-20
}}</ref> ทอมสันแสดงหลักฐานว่า อิเล็กตรอนซึ่งมีประจุลบและมีมวลต่ำมากนี้กระจัดกระจายอยู่ทั่วไปในอะตอม เป็นไปได้ว่าอาจหมุนวนรอบ ๆ อะตอมเหมือนวงแหวน โดยมีประจุที่สมดุลจากการลอยตัวอยู่ในทะเลอนุภาคประจุบวกอันสม่ำเสมอ ในเวลาต่อมาแนวคิดนี้รู้จักกันในชื่อ [[แบบจำลองอะตอมของทอมสัน]] (plum-pudding model)
ปี ค.ศ. 1909 [[ฮันส์ ไกเกอร์]] และ [[เออร์เนสต์ มาร์สเดน]] ภายใต้การแนะนำของนักฟิสิกส์ [[เออร์เนสต์ รัทเทอร์ฟอร์ด]] ทำการทดลองด้วยการยิงรังสีอัลฟาใส่แผ่นทองคำ ซึ่งเป็นที่รู้กันว่ามีอะตอมฮีเลียมประจุบวก แล้วค้นพบว่าอนุภาคมีการหักเหไปเล็กน้อยเมื่อเทียบกับมุมหักเหที่ควรจะเป็นตามที่บทความของทอมสันเคยทำนายเอาไว้ รัทเทอร์ฟอร์ดตีความการทดลองนี้ว่าเป็นการบ่งชี้ถึงประจุบวกในอะตอมหนักของทองคำ และมวลส่วนมากของมันรวมตัวกันอยู่ที่นิวเคลียสซึ่งอยู่บริเวณศูนย์กลางของอะตอม เรียกชื่อแนวคิดนี้ว่า [[แบบจำลองรัทเทอร์ฟอร์ด]]<ref>
{{cite journal
| last=Rutherford | first=E.
| title=The Scattering of α and β Particles by Matter and the Structure of the Atom | url=http://ion.elte.hu/~akos/orak/atfsz/atom/rutherford_atom11.pdf
| journal=Philosophical Magazine
| year=1911 | volume=21 | pages=669–88 }}</ref>
ปี ค.ศ. 1913 ขณะที่นักเคมีรังสี [[เฟรเดอริค ซอดดี]] ทำการทดลองกับผลที่ได้จาก[[การสลายตัวของสารกัมมันตรังสี]] เขาค้นพบว่าดูเหมือนจะมีชนิดของอะตอมมากกว่าหนึ่งชนิดในแต่ละตำแหน่งของตารางธาตุ<ref>
{{cite web
| url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/chemistry/laureates/1921/soddy-bio.html
| title=Frederick Soddy, The Nobel Prize in Chemistry 1921
| publisher=[[Nobel Foundation]]
| accessdate=2008-01-18
}}</ref> [[มาร์กาเร็ต ท็อดด์]] ตั้งชื่อคำว่า [[ไอโซโทป]] ขึ้นเพื่อใช้ในความหมายถึงอะตอมที่แตกต่างกันแต่เป็นอะตอมของธาตุเดียวกัน เจ.เจ. ทอมสัน สร้างเทคนิคในการแบ่งแยกประเภทของอะตอมจากงานเกี่ยวกับแก๊สที่แตกตัวเป็นประจุ ซึ่งต่อมาได้นำไปสู่การค้นพบ[[ไอโซโทปเสถียร]]<ref>
{{cite journal
| last=Thomson | first=Joseph John
| title=Rays of positive electricity
| url=http://web.lemoyne.edu/~giunta/canal.html
| journal=Proceedings of the Royal Society
| year=1913 | volume=A 89 | pages=1–20
| doi=
}}</ref>
[[ไฟล์:Bohr Model.svg|right|thumb|200px|[[แบบจำลองของบอร์|แบบจำลองอะตอมไฮโดรเจนของบอร์]] แสดงการกระโดดของอิเล็กตรอนระหว่างวงโคจรต่าง ๆ ที่คงที่และแผ่[[โฟตอน]]ออกมาด้วยพลังงานที่ระดับความถี่เฉพาะค่าหนึ่ง]]
ขณะเดียวกันในปี ค.ศ. 1913 นักฟิสิกส์ [[นีลส์ บอร์]] เสนอรูปแบบของอิเล็กตรอนที่เฉพาะเจาะจงมากขึ้น เขากล่าวว่ามันมีวงโคจรหลายระดับแตกต่างกัน และสามารถกระโดดไปมาระหว่างระดับวงโคจรต่าง ๆ ได้ แต่ไม่สามารถหมุนเป็นเกลียวเข้าออกตามใจชอบระหว่างทางได้<ref>
{{cite web
| last=Stern | first=David P. | date=16 May 2005
| title=The Atomic Nucleus and Bohr's Early Model of the Atom
| url=http://www-spof.gsfc.nasa.gov/stargaze/Q5.htm
| publisher=[[NASA]]/[[ศูนย์การบินอวกาศก็อดเดิร์ด|Goddard Space Flight Center]]
| accessdate=2007-12-20
}}</ref> อิเล็กตรอนตัวหนึ่ง ๆ จะต้องดูดซับหรือแผ่พลังงานปริมาณจำเพาะเจาะจงขนาดหนึ่งออกมาเพื่อเปลี่ยนระดับวงโคจรที่มีกำหนดตายตัวอยู่แล้ว เมื่อ[[แสง]]จากวัตถุที่ร้อนจัดวิ่งผ่าน[[ปริซึม]] มันจะสร้าง[[สเปกตรัม]]หลากสีขึ้น การปรากฏของ[[เส้นสเปกตรัม|ระดับพลังงานต่าง ๆ ที่กำหนดตายตัว]]ได้รับการอธิบายอย่างสมบูรณ์จากการเปลี่ยนระดับวงโคจรนี้<ref>
{{cite web
| last=Bohr | first=Neils | date=11 December 1922
| title=Niels Bohr, The Nobel Prize in Physics 1922, Nobel Lecture
| url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1922/bohr-lecture.html
| publisher=[[Nobel Foundation]]
| accessdate=2008-02-16
}}</ref>
[[กิลเบิร์ต นิวตัน ลูอิส]] สามารถอธิบายถึง[[พันธะเคมี]]ระหว่างอะตอมได้ในปี ค.ศ. 1916 ว่าเป็นปฏิกิริยาระหว่างอิเล็กตรอนที่เป็นส่วนประกอบภายใน<ref>{{cite journal
| last=Lewis | first=Gilbert N. | year=1916
| title=The Atom and the Molecule
| journal=[[Journal of the American Chemical Society]]
| volume=38 | issue=4 | pages=762–786
| doi=10.1021/ja02261a002
}}</ref> ดังที่[[สมบัติทางเคมี|คุณสมบัติทางเคมีของธาตุ]]เป็นที่ทราบกันดีอยู่แล้วตามที่ปรากฏใน[[ตารางธาตุ]]<ref>Scerri (2007:205–226) </ref> ปี ค.ศ. 1919 นักเคมีชาวอเมริกัน [[เออร์วิง แลงมุยร์]] เสนอวิธีการอธิบายว่า ถ้าอิเล็กตรอนในอะตอมเชื่อมต่อกันหรือจับกลุ่มกันในลักษณะบางอย่าง กลุ่มของอิเล็กตรอนน่าจะรวมกันเป็น[[ชั้นพลังงานของอิเล็กตรอน]]รอบ ๆ นิวเคลียส<ref>
{{cite journal
| last=Langmuir | first=Irving | year=1919
| title=The Arrangement of Electrons in Atoms and Molecules
| journal=Journal of the American Chemical Society
| volume=41 | issue=6 | pages=868–934
| doi=10.1021/ja02227a002
}}</ref>
ปี ค.ศ. 1918 รัทเทอร์ฟอร์ดค้นพบว่าประจุบวกภายในอะตอมแต่ละตัวจะมีจำนวนเท่ากับเลขจำนวนเต็มบวกของนิวเคลียสไฮโดรเจนเสมอ เขาลงความเห็นว่าภายในนิวเคลียสมีอนุภาคประจุบวกอยู่เรียกว่า [[โปรตอน]] อย่างไรก็ดี มวลของนิวเคลียสมักจะมากกว่าเลขเหล่านี้ ทำให้คาดการณ์กันว่ามวลส่วนที่เกินไปนั้นน่าจะเป็นของอนุภาคที่มีประจุเป็นกลาง (คือ [[นิวตรอน]])
[[การทดลองของสเติร์น-เกอร์แลค]] ในปี ค.ศ. 1922 ทำให้เรามีหลักฐานเกี่ยวกับลักษณะความเป็นควอนตัมของอะตอม เมื่อลำอนุภาคอะตอมของเงินวิ่งผ่านสนามแม่เหล็กที่มีรูปร่างเฉพาะอย่างหนึ่ง ลำอนุภาคนั้นจะแยกออกไปในทิศทางของโมเมนตัมเชิงมุมของอะตอม หรือตาม[[สปิน (ฟิสิกส์)|สปิน]] เนื่องจากทิศทางนี้เกิดขึ้นแบบสุ่ม จึงคาดการณ์ว่าลำอนุภาคจะแยกออกเป็นเส้น ทว่าลำอนุภาคกลับแยกออกเป็นสองส่วนเท่านั้นตามทิศทางสปินของอะตอมว่าเป็นแบบขึ้นหรือแบบลง<ref>{{cite journal
| last=Scully | first=Marlan O. | year=1987
| title=On the theory of the Stern-Gerlach apparatus
| journal=Foundations of Physics
| volume=17 | issue=6 | pages=575–583
| doi=10.1007/BF01882788
| last2=Lamb
| first2=Willis E.
| last3=Barut
| first3=Asim
}}</ref>
ปี ค.ศ. 1924 [[หลุยส์ เดอ บรอย]] เสนอแนวคิดว่าอนุภาคทุกชนิดมีพฤติกรรมเหมือนคลื่น ปี ค.ศ. 1926 [[แอร์วิน ชเรอดิงเงอร์]]ใช้แนวคิดนี้พัฒนาแบบจำลองทางคณิตศาสตร์ของอะตอมที่อธิบายอิเล็กตรอนในลักษณะของ[[รูปคลื่น]]สามมิติแทนที่จะเป็นอนุภาคแบบจุด ผลสืบเนื่องจากการใช้รูปคลื่นอธิบายอนุภาคคือ มันเป็นไปไม่ได้ในทางคณิตศาสตร์ที่จะทราบค่าที่แน่นอนทั้ง[[จุด (เรขาคณิต)|ตำแหน่ง]]และ[[โมเมนตัม]]ของอนุภาคในเวลาเดียวกัน ในเวลาต่อมาแนวคิดนี้เป็นที่รู้จักในชื่อ [[หลักความไม่แน่นอนของไฮเซนแบร์ก|หลักแห่งความไม่แน่นอน]] ซึ่งเรียบเรียงขึ้นโดย [[แวร์เนอร์ ไฮเซนแบร์ก]] ในปี ค.ศ. 1926 จากหลักการนี้ ถ้ากำหนดตำแหน่งที่แน่นอนของอนุภาคแล้วจะสามารถทราบเพียงขอบเขตที่เป็นไปได้ของโมเมนตัม ในทำนองกลับกันก็เช่นเดียวกัน แบบจำลองนี้สามารถใช้อธิบายผลสังเกตการณ์พฤติกรรมของอะตอมแบบที่แบบจำลองอื่น ๆ ก่อนหน้าไม่สามารถอธิบายได้ เช่นโครงสร้างของอะตอมและรูปแบบ[[เส้นสเปกตรัม|สเปกตรัม]]ของอะตอมที่มีขนาดใหญ่กว่าไฮโดรเจน ดังนั้นแบบจำลองของอะตอมที่คล้ายคลึงกับแบบจำลองดาวเคราะห์จึงถูกละทิ้งไป หันไปใช้แบบจำลองที่อธิบายถึงโซน[[ออร์บิทัล (เคมี)|วงโคจรในอะตอม]]ที่อยู่รอบ ๆ นิวเคลียสอันเป็นบริเวณที่น่าจะสังเกตพบอิเล็กตรอนมากที่สุด<ref>
{{cite web
| last=Brown | first=Kevin | year=2007
| url=http://www.mathpages.com/home/kmath538/kmath538.htm
| title=The Hydrogen Atom
| publisher=MathPages
| accessdate=2007-12-21
}}</ref><ref>
{{cite web
| last=Harrison | first=David M. | year=2000
| title=The Development of Quantum Mechanics | url=http://www.upscale.utoronto.ca/GeneralInterest/Harrison/DevelQM/DevelQM.html
| publisher=University of Toronto
| accessdate=2007-12-21
}}</ref>
การพัฒนาของเครื่องวิเคราะห์มวล (mass spectrometer) ทำให้สามารถตรวจวัดมวลที่แน่นอนของอะตอมได้ อุปกรณ์นี้อาศัยแม่เหล็กในการเบี่ยงเบนวิถีของลำอนุภาคไอออน และตรวจวัดปริมาณการหักเหจากอัตราส่วนระหว่างมวลอะตอมกับประจุของมัน นักเคมี [[ฟรานซิส วิลเลียม แอสตัน]]ใช้เครื่องมือนี้เพื่อแสดงให้เห็นว่าไอโซโทปมีมวลที่ต่างออกไป [[มวลอะตอม]]ของไอโซโทปเหล่านี้จะแปรค่าไปเป็นจำนวนเต็มบวก เรียกว่า [[กฎของเลขจำนวนเต็ม]] (whole number rule) <ref>
{{cite journal
| last=Aston | first=Francis W. | year=1920
| title=The constitution of atmospheric neon
| journal=Philosophical Magazine
| volume=39 | issue=6 | pages=449–55
| doi=
}}</ref> การอธิบายไอโซโทปที่แตกต่างเหล่านี้ต้องรอไปอีกจนกระทั่งมีการค้นพบ[[นิวตรอน]] หรืออนุภาคที่มีประจุเป็นกลางซึ่งมีมวลเท่ากับ[[โปรตอน]] นักฟิสิกส์ชื่อ [[เจมส์ แคดวิค]]ค้นพบนิวตรอนในปี ค.ศ. 1932 จึงทำให้สามารถอธิบายไอโซโทปได้ในฐานะธาตุที่มีจำนวนโปรตอนเท่ากันแต่มีจำนวนนิวตรอนภายในนิวเคลียสที่แตกต่างออกไป<ref>
{{cite web
| last=Chadwick | first=James | date=12 December 1935
| title=Nobel Lecture: The Neutron and Its Properties
| url=http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1935/chadwick-lecture.html
| publisher=Nobel Foundation
| accessdate=2007-12-21
}}</ref>
=== ฟิชชัน ฟิสิกส์พลังงานสูง และสสารหนาแน่น ===
| 