Atomen är inget solsystem
Det har ju varit tradition att beskriva en atoms utseende som en rund kärna med en eller flera elektroner svävande runt omkring. Men hur ser forskarnas schematiska bild av atomen ut i dag? Mycket har ju hänt sedan 1800-talet.
/Thomas Hålldén
Bild: Istock
Jodå, det har hänt en del sedan 1800-talet. Faktum är att bilden av atomen som en rund kärna med elektroner som planeter runt den etablerades först när Rutherford upptäckte atomkärnan med sitt berömda guldfolieexperiment 1909. Innan dess tänkte många snarare på atomen som en muffins av positivt laddad ”deg” med negativa elektroner som ”russin” inuti.
Den nuvarande atommodellen föddes 1913, då Bohr postulerade att det bara finns vissa stabila banor runt kärnan där elektronerna kan befinna sig. Detta förklarade de Broglie senare med att en elektron i enlighet med kvantmekaniken uppför sig som en våg, och därför måste vara i ett tillstånd av en stående våg för att banan ska vara stabil.
Redan tidigt förstod man också att atomen egentligen inte är så lik ett solsystem i miniatyr, även om vi ofta ritar den så schematiskt. Elektronernas skal ska inte förstås som distinkta omloppsbanor, utan snarare som diffusa moln med olika grad av elektrontäthet, och de kan ha komplexa former.
Bilden av atomen som en pytteliten massiv kärna med skal av elektroner runt om står sig i stort sett än i dag, nästan hundra år senare. Ju tyngre kärna desto fler skal, där det yttersta skalet bestämmer atomens kemiska egenskaper och ger en perfekt förklaring till det periodiska systemet. Men går man in på detaljer har det hänt mycket, kanske framför allt när det gäller kärnans struktur och beståndsdelar – protonerna och neutronerna. Där kommer vi också in på mitt eget forskningsområde: de kvarkar och gluoner som bygger upp protonen och neutronen. Fråga gärna om det också, så berättar jag mer!
/Leif Lönnblad, professor i teoretisk partikelfysik, Lunds universitet
