Introduktion till Atomfysik

I slutet av 1800-talet kunde naturvetenskapen förklara mycket, men när det gällde fenomenet radioaktivitet var de bakomliggande orsakerna inte kända ännu. En anledning till att radioaktivitet var svår att förklara var att bilden av hur atomer är uppbyggda var felaktig. Under 1890-talet hade fysikern J.J. Thomson lagt fram sin så kallade ”plommonpuddingsmodell” för atomen. I denna modell beskrivs atomen som en stor positivt laddad smet, som på vissa ställen innehåller negativa laddningar. 

Men fysikern Ernest Rutherford konstaterade att något inte stämmer med modellen. Hans arbete gjorde att den dåvarande modellen övergavs till fördel för en ny modell, planetmodellen. I denna modell består atomen av en positivt laddad kärna och elektroner som kretsar omkring kärnan.

Idag vet vi att planetmodellen inte heller är hela sanningen, men den leder oss i alla fall in på rätt spår. Dagens atommodeller utgår, precis som Rutherford, från en kärna och elektroner. Atomkärnan består av två olika typer av partiklar som kallas för protoner och neutroner.  Protonerna är positivt laddade, men neutronerna saknar elektrisk laddning. Elektronerna är negativt laddade. Både protonens och elektronens laddning motsvaras av en elementarladdning, dvs  $1,602\cdot10^{-19}$1,602·10⁻¹⁹  C. En atom som har lika många elektroner som protoner är därför elektriskt neutral.

Men att beskriva elektroner som klassiska partiklar i banor kring atomkärnan är en grov förenkling. Ett bättre sätt är att se elektronerna som ett moln som kan omge atomkärnan på olika bestämda sätt, som kallas olika tillstånd. Vilket tillstånd som en elektron befinner sig i beror bland annat på hur mycket energi den har.  En viss atom kan därför ha olika mycket energi beroende på vilka tillstånd som dess elektroner befinner sig i. Om någon elektron inte befinner sig i sitt lägsta energitillstånd sägs atomen vara exciterad.

Kommentarer