間接的な証拠が必要な理由は次のとおりです。
* 原子が小さすぎる: 原子は元素の最小単位であり、ナノメートル(10億分の1メートル)で測定します。 電子顕微鏡のような私たちの最も強力な顕微鏡は、約1ナノメートルまでのものしか見ることができず、それでも個々の原子ははっきりと見せません。
* 直接観察は原子を変化させます: 顕微鏡で原子を「見る」とした場合、それを照らすために使用される光子または電子は原子と相互作用し、そのエネルギー状態を変え、潜在的に電子をノックします。これは、私たちが観察する原子が私たちが始めたのと同じ原子ではないことを意味します!
* 原子は絶えず動いています: 原子とその成分(電子、陽子、中性子)は一定の動きです。 原子の静的な画像をキャプチャしようとすることは、飛行中のハチドリの写真を撮ろうとするようなものです。結果はぼやけて意味がありません。
それで、原子についてどのように学ぶのですか?
科学者は間接的な方法を使用して、次のような原子を研究します。
* 分光法: 原子によって放出または吸収される光の分析。これは、原子内の電子のエネルギーレベルについて教えてくれます。
* 散乱実験: 粒子(電子や中性子など)で原子を爆撃し、それらの偏向方法を観察します。これにより、核の位置や電子の配置など、原子の内部構造に関する情報が得られます。
* 核磁気共鳴(NMR)および磁気共鳴イメージング(MRI): これらの技術は、原子核の磁気特性を活用して、分子構造と組成に関する洞察を提供します。
これらの間接的な方法を組み合わせることにより、科学者は、直接見ることができないにもかかわらず、原子構造の非常に詳細な画像を構築しました。