Las propiedades en la química y física, la teoría atómica es una teoría científica sobre la naturaleza de la materia que sostiene que está compuesta de unidades discretas llamadas átomos. Empezó como concepto filosófico en la Antigua Grecia y logró amplia aceptación científica a principios del siglo XIX cuando los descubrimientos en el campo de la química demostraron que la materia realmente se comportaba como si estuviese hecha de átomos. La palabra átomo proviene del adjetivo en átomos, que significa indivisible. Los químicos del siglo XIX empezaron a utilizar el término en relación con el número creciente de elementos químicos irreducibles. Cerca del cambio al siguiente siglo, a través de varios experimentos con electromagnetismo y radiactividad, los físicos descubrieron que los «átomos indivisibles» eran de hecho un conglomerado de varias partículas (principalmente, electrones, protones y neutrones), las que pueden existir separadas unas de otras. De hecho, en ciertos entornos extremos, como las estrellas de neutrones, la presión y la temperatura extremas impiden que los átomos puedan existir en absoluto.
Ya que se descubrió que los átomos podían dividirse, los físicos inventaron el término particulares elementales para describir las partes «indivisibles», aunque no indestructibles, de un átomo. El campo de ciencia que estudia las partículas subatómicas es la física de particulares y es en este campo donde los físicos esperan descubrir la auténtica naturaleza fundamental de la materia más interesantes de las 3 partículas constituyentes de la materia existente en el universo son:
Protón
Se encuentra en el núcleo. Su masa es de 1,6×10-27 kg. Tiene carga positiva igual en magnitud a la carga del electrón. El número atómico de un elemento indica el número de protones que tiene en el núcleo. Por ejemplo el núcleo del átomo de hidrógeno contiene un único protón, por lo que su número atómico (Z) es 1.
Electrón
Se encuentra en la corteza. Su masa aproximadamente es de 9,1×10-31 kg. Tiene carga eléctrica negativa (-1.602×10-19 C).
Neutrón
Se encuentra en el núcleo. Su masa es casi igual que la del protón. No posee carga eléctrica.
El concepto de partícula elemental es hoy algo más oscuro debido a la existencia de cuasi partículas que si bien no pueden ser detectadas por un detector constituyen estados cuánticos cuya descripción fenomenológica es muy similar a la de una partícula real.
En 1897 Joseph John Thomson descubre el electrón. Albert Einstein interpreta el efecto fotoeléctrico como una evidencia de la existencia real del fotón. Anteriormente, en 1905, Max Planck había postulado el fotón como un quantum de energía electromagnética mínimo para resolver el problema de termodinámica de la radiación del cuerpo negro.
Por su parte Ernst Rutherford descubrió en 1907 en el famoso experimento de la lámina de oro que casi la totalidad de la masa de un átomo estaba concentrada en una muy pequeña parte de él, que posteriormente se llamaría núcleo atómico, siendo el resto vacío. El desarrollo continuado de estas ideas llevó a la mecánica cuántica, algunos de cuyos primeros éxitos incluyeron la explicación de las propiedades del átomo.
Muy pronto se identificó una nueva partícula, el protón, como constituyente único del núcleo del hidrógeno. Rutherford también postuló la existencia de otra partícula, llamada neutrón, tras su descubrimiento del núcleo. Esta partícula fue descubierta experimentalmente en 1932 por James Chadwick. A estas partículas se sumó una larga lista.
Wolfgang Pauli postuló en 1931 la existencia del neutrino para explicar la aparente pérdida de la conservación de la cantidad de movimiento que se daba en la desintegración beta. Enrico Fermi fue quien inventó el nombre. La partícula no fue descubierta hasta 1956.
Hideki Yukawa postuló la existencia de los piones para explicar la fuerza fuerte que unía a los nucleones en el interior del núcleo. El muon se descubrió en 1936, pensándose inicialmente de forma errónea que era un pion. En la década de los 50 se descubrió el primer kaón entre los rayos cósmicos.
El desarrollo de nuevos aceleradores de partículas y detectores de partículas en esa década de los 50 llevó al descubrimiento de un gran número de hadrones.
Junto con los hadrones compuestos aparecieron series de partículas que parecían duplicar las funciones y características de partículas más pequeñas. Así se descubrió otro «electrón pesado», además del muon, el talón, así como diversas series de quarks pesados. Ninguna de las partículas de estas series más pesadas parece formar parte de los átomos de la materia ordinaria.
La clasificación de esos hadrones a través del modelo de quarks en 1961 fue el comienzo de la edad de oro de la física moderna de partículas, que culminó en la completud de la teoría unificada llamada el modelo estándar en la década de los 70.
