原子の正体はスカスカ？量子力学が解き明かした『電子の雲』と物質を形作る驚きの構造【眠れなくなるほど面白い 図解 量子の話】

人は原子でできていてツブツブ、 スカスカだ！

わたしたちの体は原子でできています。タピオカミルクティーには50粒くらいのタピオカが入っていますが、わたしたちの体はおおよそ、その100,000,000,000,000,000,000,000,000倍の5.0×10²⁷個の原子でできています。ということは、人間はとてつもない量の「ツブツブ」の集合体ということです。

量子力学が初めてぶち当たった壁がこの原子です。とにかく、とてつもなく小さい物質が原子ですから、その1つをつまむことも見ることもできない。でも、この原子がわたしたちの知っている「もの」のすべてをつくっているわけですから、その正体を暴くことはとても重要でした。

研究の末、原子は原子核と電子でできているらしいことがわかってきました。ところが、それがどんな形でくっついて原子をつくっているのかがわからない。はじめは太陽の周りを地球や火星などが回っているように、原子核の周りを小さな粒の電子がぐるぐる回っていると思われていましたが、よく計算するとそのような原子では電子が原子核にいずれ引き寄せられて墜落してしまうことがわかりました。

さまざまな構造が提案されてはボツになりましたが、現在では原子は原子核を取り囲むように電子の雲が囲っていると思われています。この雲の形は球のようであったり、ひょうたん型であったり、 ドーナツ型であったりと、 いろいろな形を持っていることが知られるようになりました。 しかも、原子は結構スカスカなんですね。

世界の「もの」はすべてが原子でできている。わたしたちも原子でできている。しかもツブツブでスカスカなのです。

原子内の電子は基本の粒子

電子はあらゆる物質を構成する基本の粒子だ。

初めのほうの原子モデル

電子の死

原子の中では原子核の周りを回る電子が原子核にいずれ引き寄せられて墜落する。

いまの原子モデル

原子は原子核を取り囲むように電子の雲が囲っている。

【出典】『眠れなくなるほど面白い 図解 量子の話』著：久富隆佑、やまざき れきしゅう