1900 - 1964: Kvanteteori

Ved starten av det tyvende århundre trodde forskere at de forsto de mest fundamentale prinsippene i naturen. Atomene var byggestenene i naturen; folk stolte på Newtons bevegelseslover; mesteparten av fysikkproblemene så ut til å være løst. Men, etter at Einsteins relativitetsteori erstattet Newtonsk mekanikk, begynte forskerne gradvis å forstå at deres kunnskap var langt fra komplett. Av spesiell interesse var det voksende feltet innen kvantemekanikk, som endret fullstendig de fundamentale oppfatningene av fysikk.

Observerte partikler 1898 - 1964:

1900	Max Planck foreslår at stråling er kvantisert (det kommer i diskrete mengder).
1905	Albert Einstein, en av få forskere som tar Plancks ide seriøst. Han foreslår et lyskvant (fotonet) som oppfører seg som en partikkel. Einsteins andre teorier forklarer ekvivalensen mellom masse og energi, partikkel-bølge dualiteten til fotoner, ekvivalensprinsippet og spesiell relativitetsteori.
1909	Hans Geiger og Ernest Marsden sprer alfapartikler fra en gullfolie og observerer spredning ved store vinkler under veiledning av Ernest Rutherford. Dette forsøket antydet at atomet har en liten, kompakt og positiv ladd kjerne.
1911	Ernest Rutherford konkluderer med kjernens eksistens som resultat av alfa-spredningseksperimentet til Hans Geiger og Ernest Marsden.
1912	Albert Einstein forklarer krummning av tid-rommet.
1913	Niels Bohr lykkes i å lage en teori om strukturen til atomene, basert på kvante-ideer.
1919	Ernest Rutherford finner det første beviset for protonet.
1921	James Chadwick og E.S. Bieler konkluderer med at den sterke kraften holder atomkjernen sammen.
1923	Arthur Compton oppdager kvante (partikkel) -egenskapene til røntgenstråling og derfor bekrefter at fotoner er partikler.
1924	Louis de Broglie foreslår at materie har bølgeegenskaper.
1925 (janaur)	Wolfgang Pauli formulerer eksklusjonsprinsippet for elektroner inni atomet.
1925 (april)	Walther Bothe og Hans Geiger demonstrerer at energi og masse er bevart i atomske prosesser.
1926	Erwin Schroedinger utvikler bølgemekanikken som beskriver hvordan kvantesystemer med bosoner oppfører seg. Max Born gir en sansynlighetstolkning av kvantemekanikk. G.N. Lewis foreslår navnet "foton" (eng. photon) for et lyskvant.
1927	Visse materialer hadde blitt observert å emittere elektroner (beta-henfall). Siden både atomet og kjernen har diskrete energinivåer er det vanskelig å se hvordan elektroner som har blitt produsert i en overgang kan ha et kontinuerlig spektrum (se 1930 for svar).
1927	Werner Heisenberg formulerer usikkerhetsprinsippet: jo mer du vet om en partikkels energi, desto mindre vet du om tidspunktet (og vice versa). Den samme usikkerheten kan brukes på bevegelsesmengde og koordinater.
1928	Paul Dirac kombinerer kvantemekanikk og spesiell relativitetsteori for å beskrive elektronet.
1930	Kvantemekanikk og spesiell relativitetsteori er godt etablert. Det er kun tre fundamentale partikler: protoner, elektroner og fotoner. Max Born sa etter å ha lært Diraclikningen, "Fysikken som vi kjenner den vil være over i løpet av seks måneder."
1930	Wolfgang Pauli foreslår nøytrinoet for å forklare det kontinuerlige elektronspektrumet til betahenfall.
1931	Paul Dirac forstår at den positivt ladde partikkelen som likningen hans trenger er nye objekter (han kaller dem "positroner"). De er identiske til elektronene, men har positiv ladning. Dette er det første eksempelet på antipartikler.
1931	James Chadwick oppdager nøytronet. Mekanismene for binding av atomkjernen og henfall blir viktige problemer.
1933-34	Enrico Fermi legger fram en teori om betahenfall som introduserer den svake vekselvirkningen. Dette er den første teorien som eksplisitt bruker nøytrinoer og endringer av smak (type) på partikkler.
1933-34	Hideki Yukawa kombinerer relativitetsteori og kvanteteori for å beskrive vekselvirkninger i kjernen ved utveksling av nye partikler (mesoner kalt "pioner") mellom protoner og nøytroner. Fra størrelsen på atomkjernen konkluderer Yukawa med at massen til de tenkte partiklene (mesonene) er på omtrent 200 elektronmasser. Dette er begynnelsen på teorien om mesoner og kjernekrefter.
1937	En partikkel på 200 elektronmasser er oppdaget i kosmisk stråling. Mens fysikere først trodde det var Yukawas pion, ble det senere oppdaget som et myon.
1938	E.C.G. Stuckelberg observerer at protonet og nøytronet ikke henfaller til noen kombinasjon av elektroner, nøytrinoer, myoner eller deres antipartikler. Stabiliteten til protonet kan ikke bli forklart ved hjelp av energi- eller ladningsbevaring; han foreslår at tunge partikler er bevart hver for seg.
1941	C. Moller og Abraham Pais introduserer termen "nukleon" (kjernepartikkel) som en generisk term for protoner og nøytroner.
1946-47	Fysikere forstod at partikkelen fra kosmisk stråling man trodde var Yukawas meson egentlig var et "myon". Den første partikkelen som ble funnet i den andre generasjonen av materiepartikler. Denne oppdagelsen var totalt uventet -- I.I. Rabi kommenterte "who ordered that?" (hvem bestilte den?) Termen "lepton" ble introdusert for å beskrive objekter som ikke har sterke vekselvirkninger (elektroner og myoner er begge leptoner).
1947	Et meson med sterk vekselvirkning blir funnet i kosmisk stråling og det blir bestemt til å være et pion.
1947	Fysikere utvikler metoder for å beregne de elektromagnetiske egenskapene til elektroner, positroner og fotoner. Feynmandiagrammer blir introdusert.
1948	Synkro-syklotronen i Berkeley produserer det første kunstige pionet.
1949	Enrico Fermi og C.N. Yang foreslår at pionet er en sammensatt struktur av et nukleon og et anti-nukleon. Denne ideen med sammensatte partikler var ganske radikal.
1949	Oppdagelsen av K⁺ ved hjelp av henfallsproduktene.
1950	Det nøytrale pionet blir oppdaget.
1951	To nye typer partikler blir oppdaget i kosmisk stråling. De blir oppdaget ved å se på V-liknende spor, og ved rekonstruksjon av de elektrisk nøytrale objektene som må ha henfalt til to ladde objekter som gav sporene. Partiklene ble kalt lambda⁰ og K⁰.
1952	Oppdagelse av partikkelen kalt delta. Det er fire like partikler: delta⁺⁺, delta⁺, delta^⁰ og delta^-.
1952	Donald Glaser finner opp boblekammeret. Brookhaven Cosmotron, en 1.3 GeV akselerator, starter.
1953	Begynnelsen på "partikkeleksplosjonen" -- en enorm vekst av partikler.
1953 - 57	Spredning av elektroner fra kjerner avslører en ladningstetthetsfordeling inni protoner og nøytroner. Beskrivelse av denne elektromagnetiske strukturen til protoner og nøytroner foreslår en indre struktur til disse objektene, selv om de fortsatt anses som fundamentale partikler.
1954	C.N. Yang og Robert Mills utvikler en ny klasse av teorier kalt "gaugeteorier". Selv om det ikke ble forstått på den tiden, former denne typen teorier grunnlaget for Standardmodellen.
1957	Julian Schwinger skriver en artikkel der han foreslår forening av svake og elektromagnetiske vekselvirkninger.
1957-59	Julian Schwinger, Sidney Bludman og Sheldon Glashow, foreslår i forskjellige artikler at all svak vekselvirkning blir formidlet av ladde tunge bosoner som senere ble kalt W⁺ og W^-. Faktisk var det Yukawa som først diskuterte boson-utveksling tyve år tideligere, men han foreslo pionet som formidleren til den svake kraften.
1961	Mens antallet kjente partikler økte, hjalp et matematisk klassifikasjonssystem til med å organisere partiklene (SU(3)-gruppen).
1962	Eksperimenter bekreftet at det er to forskjellige typer nøytrinoer, elektron- og myon-nøytrino. Dette ble tidligere antatt fra teoretiske betraktninger.

Publisert 24. feb. 2011 09:48