Mokslo ir technologijų pasaulis

Chemikas Džonas Daltonas dar prieš du šimtmečius pasiūlė teoriją, teigiančią, kad kiekvienas elementas sudarytas iš mažų dalelių – atomų. Per tą laiką žinios apie atomus prasiplėtė. Buvo įrodyta tai, ką dabar žinome visi – kad kiekvienas atomas sudarytas iš nepaprastai mažo branduolio ir dar mažesnių elektronų, skriejančių aplink jį.

Iš esmės branduolio ir elektronų tūrio dalis atome yra tokia maža, kad dažnai galima išgirsti, jog esą branduolį iš esmės sudaro tuštuma. Tačiau, jeigu kiekvieną medžiagą sudarantys atomai yra beveik tuštuma, kodėl tada negalime matyti arba pereiti ją kiaurai?

Jeigu įsivaizduotumėte stalą, kuris yra keletą milijardų kartų didesnis nei įprasta, jį sudarantys atomai būtų meliono dydžio. Tačiau net jeigu taip ir būtų, kiekvieno atomo centre esančio branduolio neįžiūrėtumėte. Ką jau kalbėti apie elektronus, kurie dar mažesni. Kitaip tariant nematytumėme nieko. Tik tuštumą. Tad ir vėl tas pats klausimas, kodėl ne tik negalime pereiti tai kiaurai, bet kodėl pro tą „tuštumą” neprasiskverbia net šviesa?

Atsakymas slypi elektronų judėjime. Bent jau vyresnioji karta mokykloje buvo mokoma esą elektronai juda orbitomis, nelyginant planetos, skriejančios aplink žvaigždę. Tačiau tai visiška netiesa. Elektronų judėjimas greičiau primena paukščių ar bičių spiečių, kur kiekvieną individualų objektą sekti sunku ar net neįmanoma, tačiau galima matyti bendrą spiečiaus vaizdą.

Elektronų „šokis”

Norint geriau įsivaizduoti elektronų judėjimą, galima jį įsivaizduoti kaip šokį. Ir labai gracingą šokį. Kiekvienas elektronas tam tikru metu laikosi konkrečios erdvės – vadinamosios orbitalės, ir sukasi greta esančių elektronų.

Karts nuo karto elektronas gali pakeisti šokio aikštelę – orbitalę. Tačiau tai susiję su energijos gavimu arba netekimu. Iš išorės gavus papildomos energijos jis ima suktis aukštesniu energijos lygmeniu ir priešingai – praradus energijos, elektronas ima suktis arčiau branduolio.

Šviesos spindulys negali pereiti kiaurai medžiagą ar jį sudarančius atomus, nes dalis jos yra sugeriama. Būtent iš šviesos dalelių vadinamų fotonais ir paimama energija reikalinga elektronui pereiti į aukštesnį lygmenį.

O kas sukuria kieto objekto pojūtį?

Bedus pirštu į stalą, jaučiame, kad jis kietas. Dažnai tenka perskaityti ir išgirsti kalbant, jog taip yra dėl esą stūmos jėgos. Neva du neigiamo krūvio objektai atstumia vienas kitą. Tačiau ir tai yra netiesa.

Kai paliečiate stalą, jūsų pirštą ir stalą sudarantys atomai suartėja vienas su kitu. Kitaip tariant, vieno atomo elektronai priartėja prie kito branduolio elektronų, ir jų judėjimas orbitalėmis pakinta. Vieno atomo apie branduolį skriejantiems elektronams užėmus žemiausią energetinį lygmenį, kitam lieka aukščiausias. Ir tokį elektronų judėjimo persiskirstymą šį kartą užtikrina ne šviesa, o piršto spaudimo jėga.

Kietumo pojūtį sukuria ne kas kita, kaip energijos trūkumas.  Raumenų jėgos tiesiog nepakanka stumtelti stalą sudančius atomus, jaučiamas pasipriešinimas, taigi stalas mums atrodo kietas.

Galų gale, ir pati „tuščio” atomo koncepcija pasirodo esanti klaidinga. Atomus sudaro dar ir sąveikos nešėjai. Minėti fotonai, taip pat gliuonai. Atomuose masė tiesiog yra pasiskirsčiusi labai netolygiai.