7. Skoro wszystko jest z atomów, to z czego jest atom?

Gdybyśmy byli zmuszeni streścić wiedzę ścisłą w jednym zdaniu, to powinno ono brzmieć: „wszystko zbudowane jest z atomów” – tak uważał twórca elektrodynamiki kwantowej noblista Richard Feynman.

Historia poznania atomu jest niebywałą przygodą dla ludzkiego umysłu. To droga genialnych intuicji i spekulacji filozoficznych – od indyjskich „metafizyków”, przez starożytnych Greków oraz filozofów Dalekiego Wschodu, a później Kopernika, Huygensa, Boyle’a, Newtona, Bernoullego, aż po fizykochemiczne ustalenia Daltona, Younga, Avogadro, Faradaya czy Einsteina.

Szybkość, z jaką fizykom-wizjonerom udało się wniknąć do wnętrza atomu, zadziwia. Było to zadanie karkołomne, bo atomy są niewyobrażalnie małe. Skala ich rozmiarów, podobnie jak skala odległości astronomicznych, nokautuje naszą codzienną wyobraźnię. W pomarańczy jest tyle atomów, ile pomarańczy zmieściłoby się w kuli ziemskiej.

Pierwszy obraz wnętrza atomu (model „ciasta ze śliwkami”) pochodzi od Josepha Johna Thomsona z Cambridge. Zaraz po odkryciu pierwszej cząstki elementarnej (elektronu w 1897 r.) przedstawił on atom jako kulę ładunku dodatniego z elektronami w środku.

Koncepcję tę obalił jego uczeń Ernest Rutherford, strzelając do rozwalcowanej, bardzo cienkiej folii ze złota cząstkami alfa ze źródła promieniotwórczego. W swoim dzienniku odnotował, że pewna liczba szybko lecących jąder helu doznaje futbolowego odbicia wstecz: „tak jakby 15-calowy pocisk artyleryjski odbił się od serwetki i wrócił do ciebie”. Kiedy odkrył jądro atomowe, stało się jasne, jak jest ono małe. Atom jest w środku właściwie pusty. Jądro to zaledwie jego stutysięczna część – główka od szpilki pośrodku katedry.

Następcy – Niels Bohr, Louis de Broglie i Erwin Schrödinger – odważnie wkroczyli do absurdalnej krainy mechaniki kwantowej.