Quantum physics: The quantum atom
kuvitus: THOMAS POROSTOCKY
Heinäkuu 1913 saw tanskalainen fyysikko Niels Bohr julkaista ensimmäinen kolmesta Papers jossa esitetään radikaali uusi näkemys ydinenergian. Hänen ajatuksensa – positiivisesti varautunut ydin, jota elektronit kiertävät erillisten energioiden radoilla-selitti vedyn säteilemän valon taajuudet elektronien hypätessä orbitaalien välillä. Kvanttisäännöt määräsivät elektronien energiat estäen epävakauden, joka oli vaivannut atomien aiempia mekaanisia malleja.
tässä luonnon erikoisnumerossa tutkitaan Bohrin kvanttiatomin alkuperää ja perintöä, mallia, joka on resonoinut siitä lähtien. Vuonna 1911 Bohr aloitti Englannissa tohtorinvuoden, joka istutti hänen ajattelunsa siemenet. Historioitsija John Heilbron kertoo sivulla 27, miten Bohrin veljelleen Haraldille ja hänen morsiamelleen Margrethe Nørlundille lähettämät kirjeet, jotka julkaistiin tänä vuonna, kartoittavat uskaliaan fyysikon työtä J. J.: n kanssa. Thomson ja Ernest Rutherford sekä hänen tutkimuksensa John William Nicholsonin papereista, jotka ennakoivat hänen läpimurtoaan.
fyysikko Frank Wilczek valottaa elektronin kaleidoskooppista luonnetta toisessa kommentissaan (s.31). Useimmissa käytännön tarkoituksissa elektronit käyttäytyvät kuin yksinkertaiset pistehiukkaset — mutta suurella energialla ne paljastavat rakenneosansa kvarkkien, gluonien ja neutriinojen suihkuissa. Fyysikot pyrkivät yhä ymmärtämään elektronien arvoituksellisia ilmentymiä, kuten suprajohteissa olevia toisiinsa kytkeytyneitä tiloja ja fragmentteja, joilla on murto-osalatauksia.
muut tutkijat testaavat Bohrin mallin rajoja esimerkiksi käyttämällä voimakkaita Röntgenlasereita, jotka räjäyttävät sisempiä elektroneja pois ja luovat ”onttoja” atomeja. Uutisissa tarkastellaan näitä ja muita ääriatomeja, kuten jättiläinen -, superheavy-ja antimateriamuotoja (sivu 22). Tällaiset tutkimusmatkat saattavat osua atomien ja ydinaseiden koon rajoihin, kuten kaksi fyysikkoa keskustelee uutis-ja Katselufoorumilla sivulla 40. Villin rohkea ja helposti monitulkintainen, jopa Bohr olisi kamppaillut ennakoida vaikutuksia hänen visio.