تصویر یک اتم ، اصلا شبیه یک اتم نیست!

چگونه این مدل به وجود آمد

تاریخ پیشرفت مدل اتمی طولانی است. (واقعا می­توانیم به دوران یونان باستان هم برگردیم!) ، اما برای دانستن مطلبی که ما به دنبال آن هستیم ، می­توانیم از حدود سال 1900 شروع کنیم. همان زمان­ها بود که سِر جوزف جان تامسون ، الکترون را به عنوان حامل بار منفی اتم کشف کرد. مدل اتمی پیشنهادی او ، کره­ای با بار مثبت بود که الکترون­ها در آن گیر افتاده­اند. از آنجایی که الکترون­های گیر افتاده در زمینه­ای مثبت شبیه کشمش­های یک کیک انگلیسی به نظر می­آمدند ، این مدل به مدل کیک کشمشی معروف شد.

ارنست رادرفورد ، فیزیکدان نیوزلندی ، کشف کرد که اگر بار مثبت به سمت اتم­ها (در شکل یک ورقه از طلا) پرتاب شود ، جهش اتم­ها با پیش بینی­های مدل کیک کشمشی همخوانی ندارد. در عوض ، بعضی از آنها جهش می­کنند ولی بیشترشان قادر به عبور هستند. او مدلی را پیشنهاد کرد که در آن ، الکترون­ها دور مقدار کوچکی از ماده­ی مثبت – هسته ، همانطور که می­دانید –  قرار دارند. او در سال 1911 مدل اتمی را اصلاح کرد و الکترون­ها را در مدارهایی به دور هسته­ی مثبت و در حال گردش به دور آن قرار داد؛ همانند سیاراتی که در مدارشان به دور خورشید می­چرخند. نماد مدل سیاره­ای ، معروف­ترین سمبل اتم شد – حتی با وجود این که فیزیکدان دانمارکی ، نیلز بور ، دو سال بعد این مدل را رد کرد.

مشکل مدل سیاره ای ، این است که الکترون­ها هنگام گردش در مدارشان انرژی از دست می­دهند ، پس با گذشت زمان باید روی هسته­ی اتم ریزش کنند. مدل بور برای این قضیه ، راه حلی ارائه داد : به جای گردش نامنظم به دور هسته ، الکترون­ها مجازند در مدارهایی با انرژی مشخص گردش کنند. الکترون­ها می توانند با جذب یا گسیل انرژی ، از سطحی به سطح دیگر منتقل شوند ، اما هیچگاه مجاز به ماندن در بین سطوح نیستند. این مدل ، احتمالا رایج­ترین مدل اتمی در کتاب­های علمی است (سمبل این مدل را با هسته­ای احاطه شده در ابر الکترونی مشاهده می­کنید.) ؛ ولی (همانطور که حدس زده اید) این نماد هم خیلی صحیح نیست.

مدل ابر الکترونی

واقعیت چیست؟

استیون داچ از دانشگاه وین­کانسین گرین بِی ، قدم­های بعدی در مدل اتمی را خلاصه می کند :"تا دهه 1920 ، فیزیکدانان کشف کردند که ماده ، موج را به صورت یک ویژگی خود در بر دارد و این موضوع نقض می­شود اگر بخواهیم در سطوح اتمی ، ذرات را نقاطی کوچک با مکان و انرژی مشخص فرض کنیم. ذات ماده ، نامعین بودن است. پس از آن ، فیزیکدان­ها از نگاه کردن به الکترون­ها به عنوان سیارات کوچک دست کشیدند."

الکترون­ها اصلا در راه­های مشخصی حرکت نمی کنند. فیزیکدان­ها کشف کردند که آنها ، در واقع ذراتی کوانتومی هستند که می توانند در مکان­های مختلف به صورت همزمان حضور داشته باشند. آنها همچنان در یک سطح انرژی باقی می­مانند اما مکان­های مختلف قابل پیش بینی برای حضور الکترون در یک لحظه ، به جای یک مدار می تواند به عنوان یک ابر در نظر گرفته شود. به همین خاطر ، این مدل با نام مدل ابر الکترونی معروف است.

این باعث نمی شود بگوییم بور اشتباه می­گفته است. مدل او ، با روش خوبی یک مفهوم پیچیده را ساده می­سازد و برای اتم های ساده مانند هیدروژن به طور شگفت انگیزی ، درست جواب می­دهد. اما در مدل ابر الکترونی ، جدیدترین دانش به دست آمده درباره ساختار اتم ها نشان داده می­شود. مدل سیاره ای هم قشنگ است ، اما در واقعیت وجود ندارد.

 منبع : curiosity.com