Kita tahu betul bahawa semua bahan terdiri daripada atom - ini adalah sekecil mungkin unsur kimia. Perkataan "atom" berasal dari kata Yunani "ἄτομος", yang secara harfiah diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno sebagai "tidak dapat dipisahkan" - sesuatu yang tidak lagi dapat dibahagi. Namun, kemudian, ternyata atom sama sekali tidak dapat dipisahkan, tetapi terdiri daripada inti dan elektron yang berputar di sekitarnya. Tetapi ternyata ini bukan hadnya….
Tidak lama kemudian, zarah-zarah penyusun unsur lain seperti quark ditemui, bahkan integriti elektron, yang mungkin dapat dipecah menjadi holon, spinon dan orbit, dipersoalkan.
Bahan "batu bata pertama" sangat kecil sehingga kesimpulan tentang keberadaannya dibuat secara tidak langsung - melalui pelbagai eksperimen dan pengiraan matematik, tetapi akan lebih baik jika kita dapat melihatnya dengan mata kita sendiri, kerana kita melihat mikroorganisma dalam setetes air di bawah mikroskop. Namun, mengapa tidak? Nampaknya anda hanya perlu mengambil mikroskop yang lebih kuat dan anda dapat memeriksa apa sahaja. Sayangnya, tidak kira seberapa kuat mikroskop optik, anda tidak boleh mendapatkan gambar bukan sahaja atom, tetapi juga molekul.
Untuk melihat objek, ia mesti diterangi dengan seberkas cahaya, dan cahaya mesti dipantulkan dari pelbagai bahagiannya dan memukul retina. Walau bagaimanapun, mustahil untuk menerangi atom tertentu kerana cara interaksi foton dengan atom. Sebilangan besar foton akan terbang melalui atom, dan jika beberapa foton dipantulkan kembali ke dalam lensa mikroskop, maka ini jelas tidak akan mencukupi. Dan secara umum, cahaya yang dapat dilihat dalam mikroskop optik mempunyai panjang gelombang urutan 400-700 nanometer, sementara ukuran atom kira-kira 0.1 nanometer, jadi tidak ada gunanya menerangi atom dengannya.
Tetapi bagaimana jika, bukannya cahaya yang dapat dilihat, anda menggunakan sesuatu yang lain, misalnya, sinaran gamma atau sinar elektron yang diarahkan, yang dalam keadaan tertentu dapat bertindak seperti gelombang dengan panjang yang setanding dengan ukuran zarah unsur? Maksudnya, dapatkah atom dilihat melalui mikroskop elektron?
Ya dan tidak. Ya, kerana gambar-gambar atom benar-benar ada, tidak - kerana gambar yang dihasilkan tidak begitu banyak mencerminkan penampilan sebenar atom kerana ia menghasilkan visualisasi yang mudah dicapai. Walau bagaimanapun, gambar atom yang diambil oleh mikroskop elektron yang paling kuat dan tepat tidak menunjukkan strukturnya.
Foto menunjukkan atom sulfur dan tempat di mana satu atom hilang. (c) David A. Muller et al. Alam, 2018.
Pertama, sebahagian besar atom adalah ruang kosong. Jarak antara nukleus dan elektron pada skala sangat besar sehingga jika anda membesarkan nukleus dengan ukuran sebiji epal, maka elektron akan berputar di sekelilingnya dalam orbit dengan radius sekitar satu kilometer. Ini bermaksud bahawa zarah-zarah yang membentuk atom tidak akan sesuai dengan bidang pandangan.
Video promosi:
Kedua, prinsip ketidaktentuan Heisenberg menghalang kita daripada mempertimbangkan perinciannya. Lokasi elektron dalam atom ditentukan sebagai kemungkinan, pada suatu ketika ia boleh berada di satu tempat atau di tempat lain. Oleh itu, dalam foto-foto yang diperoleh, atom dilihat sebagai bola-awan kabur yang terbentuk oleh orbit elektron yang berubah dengan cepat.
Dan akhirnya, sebuah video lucu dari IBM "The Boy and His Atom". Jurutera di IBM menggunakan mikroskop terowong pengimbasan untuk menggerakkan molekul karbon monoksida (dua atom saling bertumpuk di antara satu sama lain). Berkat ini, dapat merakam video dengan objek yang sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat pada pembesaran 100 juta kali.
