Tänään oli sitten se suuri hetki. Aamulla epäonnistuttiin mutta iltapäivällä törmäys onnistui. Oli meinaan pikkusen tyyris törmäys jos rengasmaisen hiukkaskiihdyttimen investointikulut mukaan lasketaan, ja miksei laskettaisi. Kiitos vaan kaikille veronmaksajille.

 

Mikromaailma on kiinnostanut aina ihmisiä, sehän on kuin pienoismalli makrokosmoksesta eli avaruudesta. Tavara kiertää toisiaan ja joku säteilee enemmän kuin toinen. Ihan sama juttu kuin tanssilattialla.

Kauan on asiaa tutkittu ja jo niinkin aikaisin kun 1900-luvun alkuun mennessä oltiin päästy tulokseen, jossa todettiin aineen koostuvan atomeista, joka puolestaan on jakautunut negatiivisesti varautuneisiin elektroneihin sekä positiivisesti varautuneeseen taikinaan, jossa elektronit killuvat kuin rusina pullassa.  Eli rusinoiden vaikutus ja niiden havainnollisuus on löydetty jo paljon ennen tanssinetin keskustelupalstaa.

Kuitenkin tässä tuli takapakkia sillä Ernest Rutherford (1871 - 1937) totesi kokeellisesti vuonna 1909, etteivät atomit ole tällaisia rusinapullia. Hänen työtoverinsa Hans Geiger (1882 - 1945) ja Ernest Mardsen (1889 - 1970) pommittivat kultalevyä alfahiukkasilla - joiden myöhemmin todettiin olevan 1-vedyn ytimiä - ja totesivat osan kimpoavan takaisinpäin. Eli jo silloin oli pienimuotoinen hiukkaskiihdytin käytössä. Ja Geiger sai nimensä säteilyn mittalaitteeseen.

Tulos oli outo. Tilanne oli yhtä hullu kuin jos talouspaperia ammuttaisiin tykinkuulilla, ja ne kimpoaisivat takaisin. Pian Rutherford selitti ilmiön siten, että atomi on suurimmaksi osaksi tyhjää täynnä, ja sen keskellä on pieni, mutta suurimman osan atomin massasta omaava, positiivisesti varautunut ydin, jota kevyet elektronit kiertävät hyvän päässä kuin planeetat aurinkoa.

Miten siellä kiinteässä aineessä mikään pyörii? Joku ajattelee näin skeptisesti, mutta ei kuitenkaan kyseenalaista tanssipaikoilla ihmisten hormoonien hyrräämistä tai kuukautiskiertoa, ei sitäkään ole kukaan konkrettisesti nähnyt.

Moni on kuullut Nils Bohrin atomimallista. Kööpenhamina on ylpeä pojastaan ja siitä on jatkettu. Erwin Schrödinger (1887 - 1961) sovelsi kvanttifysiikkaa vuonna 1926 parannellen Bohrin atomimallia. Hän käsitteli elektroneja aaltoina eikä hiukkasina. Hän pani merkille, että Bohrin "lailliset" elektronien kiertoradat voitiin selittää siten, että aallot eivät ole stabiileja kuin näillä radoilla. Hän alkoi kutsua kyseisiä ratoja elektronikuoriksi. Jokaisella kuorella voi olla tietty määrä elektroneja ja kuorien täyttäminen aloitetaan sisimmästä lähtien. Vähän niinkuin tanssimies lähtisi tansseihin. Hänkin aloittaa pukeutumisen kalsareista, eikä vedä ensimmäiseksi ulsteria niskaansa.

Atomin uloimman kuoren täyttöaste kertoo alkuaineen reaktiivisuuden: mikäli kuori on täynnä, aine on jalokaasu eikä siis kovin reaktiivinen. Esimerkiksi Argon on semmosta kaasua, eikä mikään metaanituhnu joka tanssiessa joskus tahtomatta pölähtää.

Saadakseen uloimmalle kuorelleen täyden määrän elektroneja atomit joko lainaavat muilta atomeilta tai lainaavat muille atomeille elektroneja. Atomista on näin muodostunut sähköisesti varautunut ioni, joka pyrkii muodostamaan yhdisteen sen aineen kanssa, jolta tai jolle se on elektroneja lainannut.

Syyn sille, että kuorelle mahtuu vain tietty määrä elektroneja, selvitti Pauli vuonna 1925. Hän muotoili Paulin kieltosääntönä tunnetun säännön: Saman atomin elektroneista mitkään kaksi eivät saa olla samassa tilassa. Elektronin tiloja ovat Bohrin radat, ja näiden alaradat, sekä spin, jota voidaan harhaanjohtavasti kuvata hiukkas-elektronin akselinsa ympäri pyörimisen kiertosuunnaksi. Kieltosäännön takia atomin ympärille muodostuu tiheä elektronipilvi, jossa kaikki elektronit ovat epätarkkuusperiaatteen mukaan kaikkialla läsnä.

Eli spinni on täälläkin läsnä ja täyttöaste. Kun Riutanharjun pömpelin ympäri pyörivää tanssivaa massaa katsoo, siinä on samoja elementtejä kuin elektronien kiertoradoissa. Joskin kaaosteoria on osana aina läsnä ja liki. Perhosen siiven lepatus voi saada suomeen rankkasateet, samoin kahvion nurkalla törmäilevä kännikalle voi saada aaltomaisen väistöliikkeen aikaiseksi Riutan lattialle.