Atomista välittömimmin tunnistettava kuva muistuttaa pienoiskoossa olevaa aurinkokuntaa, jossa samankeskiset elektroniradat muodostavat planeettojen kiertoradat ja ydin on keskellä kuin aurinko. Heinäkuussa 1913 tanskalainen fyysikko Niels Bohr julkaisi ensimmäisen kolmesta artikkelista, joissa hän esitteli tämän atomimallin, joka tuli tunnetuksi yksinkertaisesti nimellä Bohrin atomi.

Bohr, yksi kvanttiteorian uranuurtajista, oli ottanut fyysikko Ernest Rutherfordin muutamaa vuotta aiemmin esittelemän atomimallin ja antanut sille kvanttikäänteen.

Rutherford oli tehnyt hätkähdyttävän havainnon siitä, että atomi on suurimmaksi osaksi tyhjää tilaa. Valtaosa sen massasta sijaitsee positiivisesti varautuneessa keskusytimessä, joka on 10 000 kertaa pienempi kuin itse atomi. Tiheää ydintä ympäröi parvi pieniä, negatiivisesti varautuneita elektroneja.

Bohr, joka työskenteli keskeisen ajan vuonna 1912 Rutherfordin laboratoriossa Manchesterissa Isossa-Britanniassa, oli huolissaan muutamasta epäjohdonmukaisuudesta tässä mallissa. Klassisen fysiikan sääntöjen mukaan elektronit ajautuisivat lopulta spiraalimaisesti ytimeen, jolloin atomi romahtaisi. Rutherfordin malli ei selittänyt atomien vakautta, joten Bohr kääntyi vastauksia etsiessään mikroskooppista mittakaavaa käsittelevän, orastavan kvanttifysiikan puoleen.

Bohr ehdotti, että sen sijaan, että elektronit pörräisivät sattumanvaraisesti ytimen ympärillä, ne asuisivat kiertoradoilla, jotka sijaitsisivat kiinteällä etäisyydellä ytimestä. Tässä kuvassa kukin rata liittyy tiettyyn energiaan, ja elektroni voi vaihtaa rataa emittoimalla tai absorboimalla energiaa erillisinä palasina (joita kutsutaan kvanteiksi). Tällä tavoin Bohr pystyi selittämään vedyn, kaikista atomeista yksinkertaisimman, lähettämän (tai absorboiman) valon spektrin.

Bohr julkaisi nämä ajatukset vuonna 1913 ja seuraavan vuosikymmenen aikana hän kehitti teoriaa yhdessä muiden kanssa yrittäen selittää monimutkaisempia atomeja. Vuonna 1922 hänet palkittiin työstään fysiikan Nobel-palkinnolla.

Malli oli kuitenkin monin tavoin harhaanjohtava ja lopulta tarkoitettu epäonnistumaan. Kvanttimekaniikan kypsyminen paljasti, että elektronin sijaintia ja nopeutta oli mahdotonta tietää samanaikaisesti. Bohrin tarkkaan määritellyt radat korvattiin todennäköisyys ”pilvillä”, joissa elektroni todennäköisesti on.

Malli kuitenkin tasoitti tietä monille tieteellisille edistysaskelille. Kaikki atomien rakennetta tutkivat kokeet – myös jotkut CERN:ssä, kuten antiprotonin hidastimella (Antiproton Decelerator) ja On-Line Isotope Mass Separatorilla ( ISOLDE) tehdyt kokeet, joissa tutkitaan antivetyä vetyä ja muita eksoottisia atomeja – voidaan jäljittää Rutherfordin ja Bohrin sata vuotta sitten aloittamaan atomiteorian vallankumoukseen.

”Koko atomi- ja subatomiset fysiikan alat ovat rakentuneet näiden ansioituneiden herrasmiesten perinnön varaan”

, sanoo Peter Butler Liverpoolin yliopistosta, joka työskentelee ISOLDE:ssä.