fizyka kwantowa: ATOM kwantowy

ilustracja: THOMAS POROSTOCKY

lipiec 1913 widział duński fizyk Niels Bohr opublikować pierwszy z trzech dokumentów określających radykalne nowe spojrzenie na atom jądrowy. Jego pomysł — dodatnio naładowane jądro otoczone przez elektrony w orbitach dyskretnych energii-wyjaśnił częstotliwości światła emitowanego przez wodór, gdy elektrony wykonywały skoki między orbitalami. Zasady kwantowe określiły Energie elektronów, zapobiegając niestabilności, która nękała poprzednie modele mechaniczne atomów.

Ten specjalny numer Natury bada pochodzenie i dziedzictwo atomu kwantowego Bohra, modelu, który rezonuje od tego czasu. W 1911 roku Bohr rozpoczął postdoctoral roku w Anglii, że zasadził nasiona jego myślenia. W komentarzu na stronie 27, historyk John Heilbron odnosi się jak listy od Bohra do jego brata Haralda i jego narzeczonej, Margrethe Nørlund, opublikowane w tym roku, Wykres praca fizyka dauntless z J. J. Thomson i Ernest Rutherford, a jego studium nad papierami Johna Williama Nicholsona, które zapowiadały jego przełom.

kalejdoskopowa natura elektronu jest oświetlona przez fizyka Franka Wilczka w drugim komentarzu (Strona 31). W praktyce elektrony zachowują się jak proste cząstki punktowe — jednak przy wysokich energiach ujawniają swoje składniki w strumieniach kwarków, gluonów i neutrin. Fizycy nadal starają się zrozumieć zagadkowe przejawy elektronów, takie jak Stany sprzężone w nadprzewodnikach i fragmenty z ładunkami ułamkowymi.

inni badacze testują granice modelu Bohra, na przykład za pomocą potężnych laserów rentgenowskich do wysadzania wewnętrznych elektronów i tworzenia „pustych” atomów. News Feature bada te i inne ekstremalne Atomy, w tym formy olbrzymów, superciężkich i antymaterii (strona 22). Takie eksploracje mogą osiągnąć granice wielkości atomowej i jądrowej, o czym dyskutują dwaj fizycy na forum dyskusyjnym na stronie 40. Szalenie odważny i swobodnie z niejednoznacznością, nawet Bohr starałby się przewidzieć skutki jego wizji.