Hvad man ikke kan se med det blotte øje

SMÅ usynlige støvpartikler svæver rundt i luften. Men så kommer en solstråle igennem vinduet, og det der før var usynligt, kan nu pludselig ses. Det gennemtrængende lys afslører partiklerne så det menneskelige øje kan se dem.

Set med det blotte øje ser synligt lys hvidt eller farveløst ud. Men hvad sker der hvis sollyset rammer små vanddråber i den helt rigtige vinkel? Så virker vandet som et prisme, og vi ser en regnbue af smukke farver.

Vore omgivelser reflekterer lys med forskellige bølgelængder, og dette lys opfatter vi som farver. Grønt græs producerer for eksempel ikke selv sin grønne farve. Når græs er grønt, er det fordi det absorberer alle bølgelængder af synligt lys med undtagelse af den der svarer til grønt lys. Græsset sender dette lys tilbage til vore øjne, og derfor opfatter vi græsset som grønt.

Hjulpet af menneskeskabte instrumenter

I de seneste år har moderne opfindelser bevirket at vi nu kan se mange ting som før var usynlige for det blotte øje. I et almindeligt mikroskop kan vi betragte en tilsyneladende livløs vanddråbe og opdage at den er fyldt med alle mulige skabninger der bevæger sig. Et enkelt hovedhår, som vi normalt opfatter som glat og ensartet, ser ujævnt og hakket ud. Der findes meget stærke mikroskoper som kan forstørre et objekt en million gange, hvilket svarer til at forstørre et frimærke til samme størrelse som et lille land.

Ved hjælp af endnu stærkere mikroskoper kan forskerne i dag få et konturbillede af overfladen på enkelte atomer. Det giver dem indblik i noget som indtil for ganske nylig lå uden for det menneskelige syns rækkevidde.

Vi kan også vende blikket mod nattehimmelens stjerner. Hvor mange er der? Set med det blotte øje, højst nogle få tusind. Men da teleskopet blev opfundet for næsten fire hundrede år siden, begyndte man at kunne se mange flere. I 1920’erne afslørede et kraftigt teleskop på Mount Wilson-observatoriet at der er flere galakser end vores egen, og at de også hver især rummer utallige stjerner. Undersøgelser af universet ved hjælp af højt udviklet udstyr får i dag forskerne til at anslå at der findes milliarder af galakser, og at mange af dem består af flere hundrede milliarder stjerner.

Det er forbløffende at man ved hjælp af teleskoper har afsløret at Mælkevejens milliarder af stjerner som tilsyneladende ligger tæt på hinanden, i virkeligheden er adskilt af ufatteligt store afstande. Tilsvarende har kraftige mikroskoper gjort det muligt for os at se at objekter som tilsyneladende er massive, i virkeligheden består af atomer som for det meste består af tomrum.

 Det uendeligt små

Det mindste støvgran man kan se under et almindeligt mikroskop, består af mere end ti milliarder atomer. I 1897 opdagede man at atomet har elektroner, små partikler i kredsløb om dets kerne. Med tiden opdagede man at atomets kerne består af større partikler, kaldet neutroner og protoner. De 88 forskellige atomer der svarer til de naturligt forekommende grundstoffer her på jorden, har dybest set samme størrelse, men da de indeholder et stigende antal af disse tre grundlæggende partikler, er deres vægt forskellig.

Elektronerne — brintatomet har kun én af dem — hvirvler gennem rummet omkring atomets kerne milliarder af gange på en milliontedel af et sekund. På den måde giver elektronerne atomet form og får det til at opføre sig som om det var massivt. Protoner og neutroner har en masse der svarer til massen af op mod 1840 elektroner. Alligevel er både protoner og neutroner cirka 100.000 gange mindre end hele det atom de er en del af.

For at få en idé om hvor meget tomrum der er i et atom, kan man forestille sig kernen i et brintatom i forhold til den elektron der kredser rundt om den. Hvis kernen, som består af en enkelt proton, havde størrelse som en tennisbold, ville afstanden til elektronen som er i kredsløb om kernen, være cirka 3 kilometer.

I en rapport fra fejringen af hundredåret for opdagelsen af elektronen lød det: „Kun få tøver med at fejre noget som ingen har set, som ikke har nogen mærkbar størrelse, men som alligevel har en vægt der kan måles, en elektrisk ladning og drejer rundt som en snurretop. . . . I dag er der ingen som sætter spørgsmålstegn ved om der findes ting vi ikke kan se.“

Ting der er endnu mindre

Acceleratorer som kan sende partikler mod hinanden med høj fart, giver nu forskerne mulighed for at få et glimt af en atomkernes indre. Dette har ført til beskrivelsen af mange partikler med fremmedartede navne — positroner, fotoner, mesoner, kvarker og gluoner, for blot at nævne nogle få. De er alle usynlige selv i de kraftigste mikroskoper. Men med udstyr som tågekamre, boblekamre og scintillationstællere kan man se spor efter dem.

I dag kan forskerne se meget af det vi ikke før kunne se. Det har bevirket at de nu forstår betydningen af de fire kræfter som efter deres opfattelse er de fundamentale, nemlig gravitationskraften, den elektromagnetiske kraft og de to kernekræfter, som kaldes henholdsvis den „stærke kernekraft“ og den „svage kernekraft“. Nogle videnskabsmænd søger efter hvad man har kaldt „teorien om alting“, en teori som de håber vil give en forståelig forklaring på universet, både det makroskopiske og det mikroskopiske.

Hvad kan vi lære af at se hvad vi ikke kan se med det blotte øje? Og hvilke konklusioner er mange nået frem til på baggrund af det vi har lært? Det giver de to følgende artikler svar på.

[Illustrationer på side 3]

Billeder af nikkelatomer (øverst) og platinatomer

[Kildeangivelse]

Med tilladelse af IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center