原子といえば、同心円状の電子軌道が惑星の軌道を形成し、原子核が太陽のように中心にある、小さな太陽系のようなイメージがすぐに思い浮かぶと思います。

量子論の先駆者の一人であるボーアは、物理学者アーネスト・ラザフォードが数年前に発表した原子モデルを、量子論的にひねりを加えて発表しました。 その質量の大部分は、正電荷を帯びた中心核にあり、その大きさは原子自体の1万分の1である。 1912年にイギリスのマンチェスターにあるラザフォードの研究所で重要な時期を過ごしたボーアは、このモデルにおけるいくつかの矛盾を心配していました。 古典物理学の規則によれば、電子は最終的に螺旋状に核の中に落ち、原子を崩壊させることになる。 そこでボーアは、原子核のまわりをランダムに飛び回るのではなく、原子核から一定の距離にある軌道に電子が生息していることを提案しました。 この図式では、各軌道は特定のエネルギーと関連付けられており、電子はエネルギーを放出または吸収することによって軌道を変更することができます(量子と呼ばれる)。 このようにして、ボーアは、すべての原子の中で最も単純な水素が発する(または吸収する)光のスペクトルを説明できるようになった。 しかし、このモデルはいくつかの点で誤解を招き、最終的には失敗する運命にあった。 量子力学の成熟により、電子の位置と速度を同時に知ることは不可能であることが明らかになった。 ボーアの明確に定義された軌道は、電子が存在しそうな確率の「雲」に置き換えられました。

しかし、このモデルは多くの科学の進歩への道を開きました。 CERNの反陽子加速器での反水素や他のエキゾチックな原子の実験や、オンライン同位体質量分離器(ISOLDE)での実験など、原子構造を調べるすべての実験は、ラザフォードとボーアが1世紀前に始めた原子論の革命にさかのぼることができます」

ISOLDEで働くリバプール大学のPeter Butler氏は、「すべての原子・素粒子物理はこの優れた紳士たちの遺産に基づいたのです。

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