A imagem mais instantaneamente reconhecível de um átomo assemelha-se a um sistema solar em miniatura com os caminhos concêntricos dos electrões formando as órbitas planetárias e o núcleo no centro como o Sol. Em julho de 1913, o físico dinamarquês Niels Bohr publicou o primeiro de uma série de três artigos apresentando este modelo do átomo, que ficou conhecido simplesmente como o átomo Bohr.

Bohr, um dos pioneiros da teoria quântica, tinha tomado o modelo atômico apresentado alguns anos antes pelo físico Ernest Rutherford e deu-lhe uma reviravolta quântica.

Rutherford tinha feito a descoberta surpreendente de que a maior parte do átomo é espaço vazio. A grande maioria da sua massa está localizada num núcleo central com carga positiva, que é 10.000 vezes menor do que o próprio átomo. O núcleo denso está rodeado por um enxame de pequenos elétrons carregados negativamente.

Bohr, que trabalhou por um período chave em 1912 no laboratório de Rutherford em Manchester, no Reino Unido, estava preocupado com algumas inconsistências neste modelo. De acordo com as regras da física clássica, os elétrons acabariam descendo em espiral para o núcleo, causando o colapso do átomo. O modelo de Rutherford não explicava a estabilidade dos átomos, então Bohr voltou-se para o campo crescente da física quântica, que lida com a escala microscópica, para respostas.

Bohr sugeriu que ao invés de zumbir aleatoriamente ao redor do núcleo, os elétrons habitam órbitas situadas a uma distância fixa do núcleo. Nesta figura, cada órbita está associada a uma determinada energia, e o elétron pode mudar de órbita emitindo ou absorvendo energia em pedaços discretos (chamados quanta). Desta forma, Bohr foi capaz de explicar o espectro da luz emitida (ou absorvida) pelo hidrogênio, o mais simples de todos os átomos.

Bohr publicou estas idéias em 1913 e durante a próxima década desenvolveu a teoria com outros para tentar explicar átomos mais complexos. Em 1922 ele foi recompensado com o prêmio Nobel de física por seu trabalho.

No entanto, o modelo era enganador de várias maneiras e, em última análise, destinado ao fracasso. O campo de amadurecimento da mecânica quântica revelou que era impossível conhecer a posição e velocidade de um elétron simultaneamente. As órbitas bem definidas de Bohr foram substituídas por “nuvens” de probabilidade onde um elétron provavelmente estaria.

Mas o modelo abriu o caminho para muitos avanços científicos. Todas as experiências investigando a estrutura atômica – incluindo algumas no CERN, como as de anti-hidrogênio e outros átomos exóticos no Antiproton Decelerator, e no Separador de Massa de Isótopos On-Line (ISOLDE) – podem ser rastreadas até a revolução na teoria atômica que Rutherford e Bohr começaram há um século.

“Toda a física atômica e subatômica foi construída sobre o legado desses distintos senhores”, diz Peter Butler, da Universidade de Liverpool, que trabalha no ISOLDE.