Amit szabad szemmel már nem látunk

PARÁNYI porszemek szállnak láthatatlanul a levegőben. Amikor azonban a napsugár beszűrődik az ablakon, a láthatatlan hirtelen láthatóvá válik. A fénysugár felfedi a porszemeket az emberi szem előtt.

Aztán gondolkodj csak tovább a látható fényen, mely a szabad szemnek fehérnek vagy színtelennek tűnik. Mi történik, ha a napfény épp a megfelelő szögben csillantja meg a vízcseppeket? A víz prizmaként viselkedik, s így csodálatos, különböző színekben pompázó szivárványt láthatunk.

A körülöttünk lévő tárgyak a fény különböző hullámhosszait visszaverik, és ezeket látjuk színeknek. A zöld fű például önmagában nem hoz létre zöld fényt, hanem a látható fény összes hullámhosszát elnyeli, kivéve a zöldét. A fű ezután visszaveri a zöld hullámhosszt a szemünkbe, és ezért a füvet zöldnek látjuk.

Mesterséges eszközök sietnek a segítségünkre

Az elmúlt években sok minden vált láthatóvá a modern találmányok által, amelyek puszta szemünknek eddig láthatatlanok voltak. Ha egyszerű mikroszkópon keresztül szemlélünk egy látszólag élettelen vízcseppet, akkor felfedezzük, hogy ez a csepp tele van mindenféle mozgó élőlénnyel. Egy hajszál, melyet normális körülmények között simának és egyenletesnek látunk, a mikroszkópon keresztül nézve csipkézett és egyenetlen. Az erős nagyításra képes mikroszkópok a tárgyak egymilliószoros nagyítására is képesek — ez olyan, mintha egy postai bélyeget egy kisebbfajta ország méretére nagyítanánk!

Most már a még erősebb nagyításra képes mikroszkópokat használva a kutatók atomi méretben figyelhetik meg a vizsgált dolgok felszínét. Ezzel bepillantást nyernek abba, ami egészen mostanáig az emberi szemnek láthatatlan volt.

Vagy tekintsünk csak fel az éjszakai égboltra, és figyeljük meg a csillagokat. Hány van belőlük? Puszta szemmel még a legjobb esetben is csupán néhány ezret látunk. De egy közel 400 éves találmánnyal, a távcsővel az emberek kezdtek jóval többet meglátni. Majd az 1920-as években a Mount Wilson Obszervatórium egyik erős nagyításra képes távcsöve napvilágra hozta, hogy a miénken kívül vannak még más galaxisok is, amelyek szintén számtalan csillagból állnak. Napjainkban a tudósok bonyolult, mesterséges eszközöket használnak a világegyetem vizsgálására, és úgy becsülik, hogy több tízmilliárd galaxis létezik, melyek közül sok több százmilliárd csillagból áll!

Igazán bámulatba ejtő, amit a teleszkópok feltárnak: több milliárd csillagot felfoghatatlanul nagy távolságok választanak el egymástól, de mivel látszatra annyira közel vannak egymáshoz, nekünk úgy tűnik, mintha ezek alkotnák a Tejutat. Ugyanígy erős nagyításra képes mikroszkópok teszik láthatóvá előttünk azt, hogy a szilárdnak tűnő tárgyak a  valóságban atomokból épülnek fel, amelyek főleg üres térből állnak.

A végtelenül kis részecskék

A legkisebb folt, amit egy egyszerű mikroszkóp alatt látni lehet, több mint tízmilliárd atomból áll össze! 1897-ben azonban felfedezték, hogy az atomban elektronoknak nevezett apró, keringő részecskék vannak. Idővel kiderült, hogy az atommag, amely körül az elektronok keringenek, nagyobb részecskékből: neutronokból és protonokból áll. A természetben előforduló 88-féle atom vagy elem alapvetően ugyanakkora méretű, de különböző tömegű, mivel a három alapvető részecskéből mindegyik elemben egyre több van.

Az elektronok — a hidrogénatom esetében csak egyetlen elektronról beszélhetünk — a másodperc egymilliomod része alatt több milliárdszor megkerülik az atommagot, s így adnak formát az atomnak, ami ettől úgy viselkedik, mintha szilárd lenne. Közel 1840 elektron tömege teszi ki egy proton vagy neutron tömegét. Mind a proton, mind pedig a neutron körülbelül 100 000-szer kisebb, mint maga az egész atom!

Hogy némi fogalmunk legyen arról, mennyire üres az atom, próbáld meg elképzelni a hidrogénatom magját az atom keringő elektronjához viszonyítva. Ha ennek az egyetlen protonból álló atommagnak a mérete egy teniszlabda méretével volna egyenlő, akkor a körülötte keringő elektron körülbelül 3 kilométerre volna tőle!

Az elektron felfedezésének századik évfordulójára készült egyik beszámolóban ez áll: „Aligha vannak olyanok, akik nem szívesen ünneplik, noha látni még nem látták, hiszen a mérete nem is észlelhető, csak a tömege és az elektromos töltése — s persze a mozgása, ami olyan, akár a búgócsigáé . . . Manapság már senki sem vitatja, hogy igenis léteznek olyan dolgok, amelyeket sohasem láthatunk.”

És a még kisebbek

A részecskegyorsítók, amelyek képesek az anyag részecskéit egymásnak ütköztetni, most már betekintést engednek a tudósoknak az atom magjába. Így sok olyan részecskéről lehet már olvasni, többek között a pozitronokról, fotonokról, mezonokról, kvarkokról és a gluonokról, melyeknek ismeretlenül cseng a nevük. Még a legerősebb nagyításra képes mikroszkópokkal sem lehet őket látni. Ám az olyan eszközökkel, mint a köd- és a buborékkamra, valamint a szcintillációs számláló, megfigyelhetők a létezésükre utaló jelek.

A kutatók most már látják azt, ami egykor láthatatlan volt. Eközben fokozatosan megértik, mennyire fontos a négy, számukra alapvetőnek számító erő: a gravitáció, az elektromágneses erő és a két szubnukleáris erő, vagyis a „gyenge magerő” és az „erős magerő”. Vannak tudósok, akik a „Mindenség Elmélete” után kutatnak, melytől azt várják, hogy érthető magyarázatot ad a világegyetemre — a makroszkopikus anyagoktól fogva a mikroszkopikus részecskékig mindenre.

Mit tanulhatunk abból, ha „látjuk” a szabad szemnek láthatatlan dolgokat? És a már eddig megszerzett ismeretre alapozva, milyen következtetésekre jutottak sokan? A következő cikkek választ fognak adni ezekre a kérdésekre.

[Kép a 3. oldalon]

Fent nikkel-, lent platinaatomok képe

[Forrásjelzés]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center