どうして、原子(げんし)があると分かったの？

こんにちは、みんなの科学研究所の蛯原ようすけと申します。

おとなとこどものやさしい理科と科学のブログです。

 

宇宙にあるモノはすべて分解してどんどん小さいミクロの目でみると

原子（げんし）になります。

 

宇宙にあるモノはすべてのモノは、原子（げんし）が集まってできているんですね。

 

原子（げんし）は、とても小さくて目に見えないモノなのに、

どうして、原子（げんし）にがあると分かったんでしょうか。

 

ちょっと、どうやったの～？と思いますね。

原子（げんし）にの発見の歴史を見みてみましょう。

 

 

今から２５００年前ギリシャの哲学者は、すべてのモノは、小さい小さい粒で

できていると考えるようになっていて、その粒をatom、原子(げんし)と呼んでいました。

 

こんなに昔から、モノを分解していくと、小さい粒になると考えていたんですね。

 

原子(げんし)の大きさは、1000万分の1ミリくらいだといわれています。

とても目で見える大きさではありません。

特別な顕微鏡を持ってきても、ボヤーと影のようなものが見えるくらいしか分かりません。

 

それでも、現在は、原子(げんし)の中の構造は、かなり詳細に分かっています。

 

原子(げんし)があると実験で確認できて、世界の人々から認められたのは

およそ100年前のことです。

 

原子(げんし)は、想像上のモノで、実際にあるのかどうか、

ずっと良くわからなかったんですね。

 

原子(げんし)の発見の歴史の最初は、

ブラウンという科学者が発見した小さな粒の奇妙な動きです。

 

ブラウンが花粉を調べようとして、水に浮かべた花粉を顕微鏡でのぞいていたら、

水を吸った花粉が破裂して、

中から小さな粒が飛びだしてきたのです。

 

そして、この小さな粒がまるで生きているかのように、

ゆらゆらと動き回る奇妙な動きを発見しました。

 

これは、現在では、小さな粒ならどんな小さな粒でもおきる動きで、

「ブラウン運動」と呼ばれています。

 

このときは、どうして小さな粒が、ゆらゆらと動くのか良くわかりませんでした。

 

それから８０年後、アインシュタインが、ある仮説を発表しました。

アインシュタインの仮説は、

水分子(ぶんし)が四方八方から衝突してくるから、水に浮かべた小さな粒がゆらゆらと動く

というものでした。

 

このときにすでに、

水も小さく分解していくと、水分子(ぶんし)という小さい粒でできていて、

水分子(ぶんし)は、酸素原子(げんし)と水素原子(すいそげんし)が

くっついてできているはずだと、考えられていたんですね。

 

アインシュタインは、水に浮かべた小さな花粉の粒は、

原子(げんし)よりもはるかに大きくて目に見えるから

水に浮かべた小さな粒の動きを調べれば、

水に浮かべた小さな粒をゆらゆらと動かしている原子(げんし)の動きも分かる

と考えて、水に浮かべた小さな粒の動きを予測する計算式を導き出しました。

 

その後、アインシュタインの仮説が正しいか実験が繰り返し行われました。

ジャン・ペランという科学者が徹底的に実験を行って、仮説が正しいこと確認しました。

 

アインシュタインの導いた計算式に実験結果を入れてみて、

計算式の中に出てくる、原子(げんし)の数に相当する定数を求めました。

 

そうすると、何百回と実験を行っても、

原子(げんし)の数に相当する定数がある範囲になることが分かったのです。

 

実験の誤差もあるため、定数が一定値にならなかったのはしかたないのですが、

その誤差を考えてみても、

どうも、原子(げんし)の数に相当する定数が、ある値になるようだと分かってきたのです。

 

この結果から、原子は存在する仮説は正しいと認められるようになりました。

 

アインシュタインの式からは、水に浮かべた小さな粒をゆらゆら動かす原子(げんし)の数

はこれくらいになるはずだという定数を求めることができたんですね。

 

計算では、この定数は一定の値をとるため、原子(げんし)は存在するはずと

思われたのですが、ジャン・ペランが実験でそれが正しいと証明したんですね。

ジャン・ペランは、この発見で、ノーベル賞を受賞しています！

 

目に見えない原子(げんし)の存在を、”確かにある”と言うには、

かなりたくさんの仮説と実験が繰り返されたんですね。

 

原子(げんし)があると、認められるようになる少し前に、

モノを小さく分解していくと、

 

電子(でんし)というもっと小さい粒があるというこが、実験から分かっていました。

さらに、

モノを小さく分解していくと、中心に何かがあることも分かっていました。

これは原子核(げんしかく)と呼ばれていました。

 

原子(げんし)が確かにあるかどうか、まだ分からない頃に、

原子(げんし)の中身のことが実験で分かってきていたんですね。

 

そして、原子(げんし)は”確かにある”と分かったあとは、

原子(げんし)の中で、

 

原子核(げんしかく)と電子(でんし)

はどうなっているのか、

いろんな仮説が考えられました。

 

現在は、原子(げんし)の中心に原子核(げんしかく)が住んでいて、

そのまわりを電子(でんし)が猛スピードで飛び回っていて

雲のようになっていると考えられています。

 

モノは何からできているのかの研究はまだまだ続けられています。

【みんなの科学研究所】　理念：好奇心から生まれるしあわせ

蛯原ようすけ　

 

 

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