A kvantumfizika
születése
A mai ember számára természetes,
hogy a körülöttünk lévő tárgyak, anyagok molekulákból, a molekulák pedig
atomokból állnak. A XIX. században születtek meg azok a tudományos eredmények,
melyek az atomok létezésére utalnak, de sokan az atomokat nem valóságnak,
hanem csak tudományos feltételezésnek, hipotézisnek fogadták el. Az emberi
természet általános tulajdonsága a kételkedés, a "hiszem, ha látom"
elv. Az atomhipotézis megszületése után több mint egy évszázadig reménytelennek
tűnt, hogy valaha is láthatunk atomokat. Ma már megszokott dolog, hogy
atomok, molekulák, képében gyönyörködhetünk. Ezeken az elektronmikroszkópi
képeken az atomok elmosódott foltoknak látszanak, az atommagokat
nem láthatjuk, csak a külső elektronfelhőt észlelhetjük.
Az előzőekben olvasható,
hogy milyen tapasztalatok vezettek az atomok létezésének és szerkezetének
felismeréséhez. Tudjuk tehát, hogy az atomok pozitív töltésű atommagból
és a körülötte lévő elektronokból állnak. Az atomok átmérője (1-5) 10-10
m nagyságú, az atommagok ennél tízezerszer-százezerszer kisebbek. Ha az
atommagot gombostűfej méretűre nagyítanánk, akkor az egész atomnak ház
nagyságúnak kellene lennie. Egy átlagos atommag körülbelül 4000-szer nagyobb
tömegű, mint az atomban lévő összes elektron együttesen. Tehát minden atomban
az anyag nagy része egy igen kicsi "pontba", gombostűfejbe van bezsúfolva,
csak a tömeg négyezred része van elektronok formájában szétkenve az egész
házban, jogos tehát igen ritka "elektrongáz"-ról beszélnünk.
Minden, ami kémia, továbbá
a fizika jelentős része, a teljes elektronika, manapság már a biológia
egyes területei is mind az "elektrongáz" viselkedésével magyarázható elektronok
atomon belüli viselkedése azonban igen különös, sokszor meglepő, a fizikusok
számára kihívóan izgalmas. Erről fogunk most tanulni.
Az elektron
atomon belüli viselkedését a kvantumfizika írja le.
A következőkben megismerjük
a XIX. század végének és a XX. század elejének néhány meglepő felfedezését,
ezek magyarázatát, majd időről időre összegezzük eredményeinket, és szintetizáljuk
atomfizikai és kvantumfizikai tudásunkat.