Атом, непохожий на Солнечную систему

Если расщепить, например, яблоко на атомы, как оно будет выглядеть? Как облако красного цвета, а может, как дым или пар? Или мы не увидим его совсем, ведь атомы в миллионы раз меньше молекул воздуха? Да и вообще, как выглядят эти атомы?

Долгое время именно атом считался самой маленькой частицей, из которой состоят молекулы, с ядром, вокруг которого по окружности двигаются электроны. Сама идея появилась в Древней Греции, как, в целом, и многое другое, но вплоть до 19-го века оставалась лишь идеей. Тогда же произошло открытие.

Томпсон, который, кстати, изучал преимущественно электричество, решил разложить это самое электричество на составляющие, которыми оказались протон и электрон. Примечательно, что электрон располагается ближе к краю атома, а вот протоны в самом центре. Вероятно, на них, обладающих сравнительно большей массой, так же действует сила притяжения, заставляя находится в центре. А вот легкие электроны спокойно летают вокруг. Но это лишь мое предположение.

Вот только чего-то здесь не хватает. Система с протоном и электроном может работать, пока электронов мало, и они не разлетаются далеко. Но что делать в случае с, например, свинцом, у которого их 82? Кажется, что один только протон не сможет быть центром тяжести.

Примерно к такому же выводу пришел в свое время Резерфорд, доказав, что у атома есть вполне оформившееся ядро, содержащее большую часть массы. Только вот в некоторых его экспериментах масса целого атома была в разы больше массы протона (про электрон и говорить нечего), а значит, должно быть что-то еще. Что-то нейтральное, чтобы не передать заряд, и при этом тяжелое.

Наверное, все поняли, о чем я веду речь – о нейтроне. И вот, у нас сформировалась картинка в голове, которую мы помним из учебников по физике за восьмой класс: центр с протоном и нейтроном и вращающийся по окружности электрон. Это – всем известный водород. Резерфорд, о котором шла речь ранее, создал модель из того, что видел – а видел он Солнечную систему. Аналогия проста – тяжелое ядро, легкие в сравнении с ним планеты. Но так ли это на самом деле?

Атом – очень мелкая частица, ее невозможно увидеть с теми микроскопами, которые есть сейчас у нас. Так с чего мы взяли, что знаем, как он выглядит?

Конечно, ничего такого мы не утверждаем. Когда речь заходит о чем-то настолько маленьком или невероятно далеком, мы строим теории. Давайте построим теорию и сейчас.

Что же мы имеем? Три элементарные частицы, две заряженные, одну нейтральную. Имеем так же картинку в голове, благодаря которой есть некоторое представление. А теперь мы должны забыть эту картинку.

Что касается электронов и протонов. Это частицы, верно? Верно. Притом, несущие определенный заряд – либо положительный, либо отрицательный. А может ли частица быть твердой и похожей на шарик? Конечно же нет. Во-первых, размеры их настолько малы, что там не может образовываться твердая материя в том виде, к которому мы привыкли – в виде чего-то осязаемого. Во-вторых, что по сути своей представляет заряд электрона или протона? Очень грубо говоря – энергию. А может ли энергия быть осязаемой? Так же нет, это скорее сила или импульс. С нейтроном дела обстоят так же – энергии в нем, конечно, нет, но и больших размеров тоже.

Мне кажется, атом больше похож на туманности, из которых формируются звезды. Как на фотографиях с телескопов. И туманность эта имеет центр тяжести. То есть место, где сконцентрирована большая часть массы. Но масса эта неосязаема, это скорее – очень плотное облако. Или, если хотите, сделанный из пуха шарик. А вокруг этого шарика мелькает электрон. Не забываем о том, что он в разы меньше своих «собратьев», а потому увидим мы его только тогда, когда он будет передавать энергию – это, скорее всего, будет маленькая вспышка, которую мы видим всегда, когда высвобождается энергия. А в остальное время вокруг ядра просто будет тусклое, почти полностью прозрачное кольцо – не забываем так же и о том, что частицы крайне быстрые.

Так что же мы увидим, если расщепим яблоко на атомы? Вначале, конечно, мы увидим вспышку – символ того, что яблоку передали энергию, а электроны выпустили свой заряд. А дальше – кто знает? Если прямо в воздухе произойдет химическая реакция между освободившимися атомами – мы, возможно, почувствуем странный, не свойственный яблоку запах. И на этом все. Ни дыма, ни облака, словно его и не существовало.