מבנה החומר
מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
שאלת מבנה החומר, כלומר השאלה מהן אבני הבניין היסודיות של שפע החומרים הסובבים אותנו, העסיקה את האדם כבר מהעת העתיקה.
אחת התאוריות הראשונות שבאו לענות על שאלה זו היא תאוריית ארבעת היסודות שנוצרה במאה ה-6 לספירה ביוון העתיקה על-ידי הפילוסוף אמפדוקלס. תאוריה זו גורסת כי כל החומר בעולם מורכב מארבעה יסודות: מים, אש, אוויר ואדמה. מרבית חכמי יוון הסכימו עם תאוריה זו, והיא הייתה מקובלת עד לימי הביניים.
תאוריה נוספת שנוצרה ביוון העתיקה היא זו של דמוקריטוס (עסקו בה גם לאוסיפוס ואפיקורוס), לפיה מורכבים החומרים בטבע מחלקיקים זעירים, שאותם כינה אטומים, להם זיזים ושקעים, המסוגלים להתחבר זה לזה (על-פי דמוקריטוס גם תכונות רוחניות היו מורכבות מאטומים).
בעת החדשה נזנחה תורת ארבעת היסודות, והתורה האטומית זכתה לחיזוק ולביסוס. למרות שאייזק ניוטון האמין במאה ה-17 כי חומר מורכב מחלקיקים, היה זה ג'ון דלטון שקבע באופן רשמי בשנת 1802 שהכל מורכב מאטומים. הטבלה המחזורית הראשונה של דימיטרי מנדלייב בשנת 1869 עזרה לחזק את הרעיון, שהיה נפוץ במהלך המאה ה-19, לפיו החומר מורכב מאטומים, שלהם כמאה סוגים.
"אטום" פירושו בלתי פריק, אך בסוף המאה ה-19 ובתחילת המאה ה-20 החל פיתוחן של תאוריות העוסקות במרכיבי האטום. בשנת 1897 גילה ג' ג' תומסון את החלקיק התת-אטומי הראשון - האלקטרון. בשנת 1918 גילה ארנסט רתרפורד את הפרוטון - מרכיב כבד של גרעין האטום, להבדיל מהאלקטרון הקל, הסובב את הגרעין. בשלהי 1932 גילה הפיזיקאי ג'ימס צ'דוויק את הנייטרון, המרכיב גם הוא את גרעין האטום. בתחילה חשבו שגרעין האטום מורכב מפרוטונים ואלקטרונים מוגבלים (אותם המציאו כדי להסביר את ההבדל בין המספר האטומי למסה האטומית), אך לאחר מכן נתגלה כי הם מורכבים מפרוטונים ונייטרונים.
המחקרים של המאה העשרים בפיזיקה גרעינית ופיזיקת הקוונטים, יחד עם הוכחות לביקוע גרעיני ולהיתוך גרעיני, פתחו פתח לתעשיה הולכת וגדלה של הפיכת אטום אחד לאחר, ואפילו היכולת (התיאורטית) להפיכת עופרת לזהב. תאוריות חדשות אלו זירזו את ייצורו של הנשק הגרעיני.
בשנות ה-50 וה-60 נתגלה מגוון רחב של חלקיקים, בניסויים שונים. דבר זה זכה לכינוי "גן החיות של החלקיקים", והוביל לשאלה: ממה מורכבים חלקיקים אלה. בשנות ה-70 נוסח המודל הסטנדרטי, שבו קיומו של מספר רב כל-כך של חלקיקים הוסבר כצירופים של מספר קטן (יחסית) של חלקיקים בסיסיים. תשובות לשאלה זו ניתנו (ועדיין ניתנות תשובות חדשות) בפיזיקת החלקיקים, שהיא תחום הפיזיקה העוסק בחלקיקים אלמנטריים.
