Vi mennesker består av atomer. Det samme gjør også væsker, gasser og faste stoffer. Alle er laget av de 92 grunnstoffene som utgjør vår verden.
Vann er den vanligste forbindelsen i naturen. Det består av hydrogen og oksygen. I hvert vannmolekyl bindes to hydrogenatomer til ett oksygenmolekyl, altså H2O.
Selv lufta vi blander inn er en blanding av atomer, fire deler nitrogen, en del oksygen og en liten porsjon argon. Både oksygenmolekyler og nitrogenmolekyler består av to atomer. Edelgassen argon består av ett atom.
Elektriske ladninger
Det var franskmannen Henri Bequerel som først oppdaget at enkelte stoffer sender ut merkelige stråler.
Marie Curie
Oppdagelsen ble bekreftet av ekteparet Marie og Pierre Curie, og sammen får de nobelprisen i fysikk i 1903. De beviser at atomer sender ut ørsmå mengder stoff i form av elektrisk ladde partikler.
Elektronet oppdages
Elektronet, som har negativ ladning, oppdages av den britiske fysikeren Joseph John Thompson i 1897.Han får nobelprisen i fysikk i 1906. Thomson ser for seg at atomet er som en deig med rosiner i form av negativt ladde elektroner. Atomkjerne er et ukjent begrep.
Thomson tar feil
Men Thomsons modell møter motstand fra blant andre newzealanderen Ernest Rutherford, en av sin tids store vitenskapsmenn. Han har en ny teori som gir ham nobelprisen i kjemi i 1908. Hans teori springer ut fra et genialt eksperiment. Han oppdager at når han skyter alfapartikler mot en gullfolie, går de fleste partikler gjennom. Men noen få spretter tilbake.
Ernest Rutherford
Rutherford mener at det er noe som må kaste disse partiklene tilbake. I Thomsons gjærdeig kunne alle partikler passere uhindret. Nå finner Rutherford ut at enkelte av partiklene treffer atomkjernen, og det er den som kaster dem tilbake. Han beviser at omtrent all massen i atomet sitter inni en ørliten atomkjerne. Dersom man ser for seg at hydrogenatomet er som en fotballstadion, så er atomkjernen på størrelse med en tennisball som ligger midt ute på fotballbanen. Den eneste andre bestanddelen i hydrogenatomet, er et elektron, som dermed har hele tribunen for seg selv. Hydrogenatomet er det enkleste atomet: Ett negativt ladd elektron som kretser rundt en kjerne av ett positivt ladd proton.
Bohrs nye forståelse
Den danske fysikeren Niels Bohr tar et stort skritt mot en endelig kvantetori for atomet, og får nobelprisen i fysikk i 1922. Han lar elektronet bevege seg rundt kjernen i faste, "tillatte" baner. I Bohrs hydrogenatom kan elektronet velge mellom tillatte baner. Stråling utenfra sender det opp i en høyere bane. Elektronet avgir et energiglimt idet det hopper tilbake til sin opprinnelige bane. Jo mindre hoppet er, jo mindre energi blir utløst.
Nøytronet oppdages
Briten James Chadwick løser kjernes gåte når han oppdager nøytronet. Det er nøytralt, det vil si at det ikke har noen elektrisk ladning. Nøytronets oppgave er å holde partklene i kjernen samlet.
Atomene knuses
Partikkelakseleratoren, eller atomknuseren, blir oppfunnet av amerikaneren Ernest Orlando Lawrence, og for den får han nobelprisen i fysikk i 1939. Med akseleratoren har forskerne fått et svært viktig verktøy for oppdagelser i atomets indre. I en gigantisk sirkel blir partikler som protoner og elektroner akselerert gjennom et vakumrør i tilnærmet lysets hastighet, for så å kollidere. Denne kollisjonen gir nye analysemuligheter. Slik er det også med antipartikler som positroner og antiprotoner. Når de kolliderer, danner de nye partikler. På brøkdelen av et sekund er de borte. Men forskerne registrerer godt over 300 typer subatomære partikler- og antipartikler.
Gell-Manns kvarker
For å ha bragt orden i et tilsynelatende kaos av partikler,
Murray Gell-Mann
får den amerikanske fysikeren Murray Gell-Mann nobelprisen i fysikk i 1969. Han foreslår at protoner og nøytroner består av byggesteiner som han kaller kvarker. Ettertida har gitt ham rett, selv om det tok flere tiår.
Mange forskere antar at vi nå er like ved å ha funnet alle brikkene til puslespilet som gir et fullstendig bilde av hvordan partiklene i en atomkjerne er satt sammen.
Av Kari Hustad,
Schrödingers katt torsdag 27. september kl. 19.30