Читать книгу Kvantefilosofi - Jan Faye - Страница 6

Da jeg var lille, havde man ikke så smarte vækkeure som i dag. Vågnede man om natten, stirrede man ikke ind i nogle røde tal på en digital klokradio, der signalerede, at man godt kunne tage et par timer mere under dynen, inden man blev vækket af en stigende bippip-lyd, eller morgenradioens I østen stiger solen op. I stedet fik man øje på nogle svagt selvlysende visere, der strittede grønligt i mørkets retninger. Og ud fra deres stilling gættede man sig til det ukristelige tidspunkt. Samme grønne stads fandtes også på armbåndsure. Faktisk var mit første ur på håndleddet netop et sådant, og når jeg under dynen stirrede på de selvlysende visere, kunne jeg på klos hold se små bitte lysglimt, der tændtes og slukkedes som mikroskopiske sankthansorme. De diminutive blink hidrørte fra alfapartikler, dvs. heliumkerner, der blev udsendt fra atomerne på visernes overflade.

Forklaringen er kort den, at urenes visere var malet med en radioaktiv radiumluminescens bestående af radium og zinkoxid. De udsendte alfapartikler afsatte deres bevægelsesenergi i materialet i form af anslåede elektroner i en højere energitilstand, som så henfaldt til en lavere energitilstand under udsendelsen af lys. Ingen klassiske teorier kan beskrive fænomenet. Der krævedes en helt ny teori for atomerne, og den tog sin begyndelse, mere end halvtreds år før jeg lå og undredes over glimtene fra mit armbåndsur.

1913 blev et skelsættende år for fysikken. Det år lykkedes det for den danske fysiker Niels Bohr at opstille en fysisk model for brintatomet. Modellen tog udgangspunkt i den skitse af atomet, som Ernest Rutherford (1871-1937) havde tegnet et par år før på baggrund af resultaterne af en række forsøg, som Hans Geiger (1882-1945) (ham med geigertælleren) og Ernest Marsden (1889-1970) under Rutherfords opsyn havde udført i 1909. Forsøgene bestod i at sende alfapartikler mod et tyndt guldfolie og så se, hvad der skete. På den tid kendte man radioaktive stoffer. Udviklingen var gået hurtigt, siden Henri Becquerel (1852-1908) i 1896 havde opdaget, at fluorescerende mineraler udsendte stråling uden anvendelse af ydre energikilder. Der gik ikke mange år, før Rutherford gennemskuede, at spontan radioaktiv stråling bestod af tre forskellige slags, som han kaldte for henholdsvis alfa, beta og gamma.

Samme år som Becquerel for første gang iagttog naturlig radioaktivitet, fandt den engelske fysiker Joseph John Thomson (1856-1940), at strålingen i et katoderør bestod af negativt ladede partikler, som ret snart fik navnet elektroner. Elektronerne måtte på en eller anden måde knyttes til atomerne. Thomson foreslog så i 1904 sin rosinkagemodel. Atomet var opbygget af negativt ladede elektroner omgivet af en krumme med positiv ladning til at udligne de elektriske forskelle. Men Geiger og Marsden viste, at elektronerne ikke kunne sidde i atomet som rosinerne i en kage. De fleste alfapartikler røg nemlig som forventeligt durk igennem guldfolien. En lille portion rikochetterede: Det var, som Rutherford udtrykte det, lige så ufatteligt, som hvis man havde fyret en 15 tommers granat mod et stykke silkepapir, og den var kommet tilbage og havde ramt en. Det meste af atomets masse måtte derfor være samlet i en lille, tung, positivt ladet kerne tilstrækkelig til at neutralisere den samlede negative ladning fra elektronerne. I 1911 præsenterede Rutherford sin egen tolkning af de eksperimentelle data. Elektronerne, foreslog han, bevægede sig i baner omkring kernen.

Modellen gav god mening ud fra de eksperimentelle resultater, men ret dårlig mening ud fra den klassiske elektromagnetisme. Ingen klassisk teori kunne som sagt forklare atomernes stråling og besynderlige stabilitet. Det var det problem, som Bohr satte sig for at løse. Men før vi ser på hans revolutionerende bidrag, er der en anden opdagelse, vi skal fremdrage, fordi den spillede en afgørende rolle i problemets matematiske løsning.