Az atom legkönnyebben felismerhető képe egy miniatűr naprendszerre hasonlít, ahol a koncentrikus elektronpályák a bolygó körüli pályákat alkotják, az atommag pedig a Naphoz hasonlóan a középpontban helyezkedik el. Niels Bohr dán fizikus 1913 júliusában publikálta az elsőt egy három cikkből álló sorozatból, amelyben bemutatta az atomnak ezt a modelljét, amely egyszerűen Bohr-atomként vált ismertté.

Bohr, a kvantumelmélet egyik úttörője, Ernest Rutherford fizikus által néhány évvel korábban bemutatott atommodellt vette alapul, és kvantumos fordulatot adott neki.

Rutherford azt a meglepő felfedezést tette, hogy az atom nagy része üres tér. Tömegének túlnyomó többsége a pozitív töltésű központi atommagban található, amely tízezerszer kisebb, mint maga az atom. A sűrű magot apró, negatív töltésű elektronok raja veszi körül.

Bohr, aki 1912-ben egy kulcsfontosságú időszakban Rutherford manchesteri laboratóriumában dolgozott az Egyesült Királyságban, aggódott e modell néhány ellentmondása miatt. A klasszikus fizika szabályai szerint az elektronok végül spirálisan lecsúsznának az atommagba, ami az atom összeomlását okozná. Rutherford modellje nem számolt az atomok stabilitásával, ezért Bohr a mikroszkopikus léptékkel foglalkozó, feltörekvő kvantumfizika területéhez fordult válaszokért.

Bohr azt javasolta, hogy az elektronok ahelyett, hogy véletlenszerűen zümmögnének az atommag körül, az atommagtól meghatározott távolságban elhelyezkedő pályákon tartózkodnak. Ebben a képben minden egyes pályához egy adott energia tartozik, és az elektron úgy változtathatja pályáját, hogy diszkrét darabokban (kvantumoknak nevezett) energiát bocsát ki vagy vesz fel. Ily módon Bohr képes volt megmagyarázni a hidrogén, a legegyszerűbb atom által kibocsátott (vagy elnyelt) fény spektrumát.

Bohr 1913-ban publikálta ezeket az elképzeléseket, és a következő évtizedben másokkal együtt továbbfejlesztette az elméletet, hogy megpróbálja megmagyarázni az összetettebb atomokat. Munkájáért 1922-ben fizikai Nobel-díjjal jutalmazták.

A modell azonban több szempontból is félrevezető volt, és végül kudarcra ítéltetett. A kvantummechanika érlelődése során kiderült, hogy lehetetlen egyszerre ismerni egy elektron helyzetét és sebességét. Bohr jól meghatározott pályáit felváltották a valószínűségi “felhők”, ahol egy elektron valószínűleg tartózkodik.

A modell azonban számos tudományos előrelépésnek egyengette az utat. Minden, az atomszerkezetet vizsgáló kísérlet – köztük néhány a CERN-ben, például az antiproton-lassító antiproton és más egzotikus atomok vizsgálata, valamint az On-Line Izotóp Tömegleválasztó ( ISOLDE) – visszavezethető az atomelmélet forradalmára, amelyet Rutherford és Bohr kezdett el egy évszázaddal ezelőtt.

“Az egész atomi és szubatomi fizika e kiváló urak örökségére épül” – mondja Peter Butler, a Liverpooli Egyetem munkatársa, aki az ISOLDE-n dolgozik.