kvantefysik: kvanteatomet
ILLUSTRATION: THOMAS POROSTOCKY
Juli 1913 så den danske fysiker Niels Bohr offentliggøre det første af tre papirer, der beskriver et radikalt nyt syn på atomatomet. Hans ide — en positivt ladet kerne ringet af elektroner i kredsløb af diskrete energier-forklarede frekvenserne af lys udsendt af hydrogen, da elektroner lavede spring mellem kredsløb. Kvanteregler bestemte elektronernes energier og forhindrede de ustabiliteter, der havde plaget tidligere mekaniske modeller af atomer.
dette specielle nummer af naturen udforsker oprindelsen og arven fra Bohrs kvantatom, en model, der har resoneret lige siden. I 1911 begyndte Bohr et postdoktorår i England, der plantede frøene til hans tænkning. I en kommentar på side 27 fortæller historikeren John Heilbron, hvordan breve fra Bohr til sin bror Harald og til hans forlovede karrus, Margrethe N Karrrlund, udgivet i år, kortlægger den dauntless fysikers arbejde med J. J. Thomson og Ernest Rutherford, og hans undersøgelse af papirerne af John Vilhelm Nicholson, som varslede hans gennembrud.
elektronens kalejdoskopiske natur er belyst af fysikeren Frank Viltsek i en anden kommentar (side 31). Til de fleste praktiske formål opfører elektroner sig som enkle punktpartikler — men ved høje energier afslører de deres bestanddele i brusere af kvarker, gluoner og neutrinoer. Fysikere stræber stadig efter at forstå forvirrende manifestationer af elektroner, såsom koblede tilstande i superledere og fragmenter med fraktionerede ladninger.
andre forskere tester grænserne for Bohr-modellen ved for eksempel at bruge kraftige Røntgenlasere til at sprænge indre elektroner væk og skabe ‘hule’ atomer. En nyhedsfunktion udforsker disse og andre ekstreme atomer, herunder gigantiske, superheavy og antimatterformer (side 22). Sådanne udforskninger kan ramme grænser for atom-og atomstørrelse, som to fysikere diskuterer i et nyheds-og Visningsforum på side 40. Vildt modig og rolig med tvetydighed, selv Bohr ville have kæmpet for at forudse virkningerne af hans vision.