Elektron
1911 - ci ildə Rezerford tərəfindən atomun planetar modeli təklif olundu. Buna qədər artıq elektron aşkar edilmişdi. 1895 - ci ildə ingilis alimi Uilyam Kruks aşağı təzyiqlərdə qazlardan elektrik cərəyanının keçməsi hadisəsini tədqiq edərkən müşahidə etdi ki, çox aşağı təzyiqlərdə qazlardan cərəyan keçərkən işıqlanma baş verir. İşıq şüası katoddan anoda doğru düz xətt istiqamətində yayılırdı. Eyni zamanda Kruks onu da müşahidə etdi ki, bu şüalar elektrik və maqnit sahəsinin təsirindən müəyyən qədər meyl edirlər. Şüaların meyl etdiyi istiqamət onu göstərirdi ki, onlar mənfi yükə malikdirlər. Kruks bu şüaları katod şüaları adlandırdı və göstərdi ki, onlar özlərini zərrəcik kimi aparırlar. Belə ki, zərrəciklər kimi onlar da kinetik enerjilərini öz qarşılarına çıxan maneələrə ötürə bilirdilər. Beləliklə, katod şüalarının mənfi yüklü zərrəciklər olması öz təsdiqini tapdı. Bir müddət sonra Cozef Tomson katod şüaları ilə təcrübələr zamanı öz quraşdırdığı
qurğunun vastəsilə elektronun yükünün kütləyə olan nisbətini (e/m) hesablaya bildi. Alınan nəticə : 1,76 ∙ 10⁻¹¹ Kl/kq – a bərabər oldu (Kl – kulon. B.S.- də yükün vahidi). Borunun hansı qazla doldurulmasından və elektrodun nədən hazırlanmasından asılı olmayaraq o, eyni nəticələr alırdı. Buna əsasən Tomson belə nəticəyə gəldi : bu əks işarəli zərrəciklər bütün maddələrdə mövcuddur. Bu zərrəciklər elektron (elektron – yunanca kəhrəba) adlandırıldı. Müəyyən edildi ki, bu məhz elektrik cərəyanını yaradan zərrəciklərdir.
Elektronun yükünün qiymətini isə ilk olaraq amerikalı alim Milliken təyin edib. Onun yağ damcıları ilə həyata keçirdiyi təcrübələr bir çox dərsliklərdə təsvir olunmuşdur. Milliken 1,60 ∙ 10⁻¹⁹ Kl qiymətini aldı. Bu yük – elementar yük adlanır. Elektronun yükünü və Tomsonun hesabladığı e/m nisbətini bilməklə elektronun kütləsini müəyyən etmək olar. Bu təxminən 9,11 ∙ 10⁻³¹ kq – dır. Elektronun kütləsi hidrogen atomunun kütləsindən 1840 dəfə kiçikdir. Bu səbəbdən atomun kütləsi hesablanarkən bu qiymət nəzərə alınmır.
Planetar modelə əsasən elektronlar nüvə ətrafında müxtəlif orbitlər üzrə hərəkət edirlər. Lakin atom spektrlərini bu model əsasında izah etmək mümkün olmadığından, Nils Bor 1913 – cü ildə atomun yeni modelini təklif etdi. O, özündən bir müddət əvvəl (1911 – ci ildə) Maks Plankın təklif etdiyi kvant nəzəriyyəsinə istinad edirdi. Plankın postulatlarına əsasən enerji yalnız müəyyən porsiyalarla (miqdarlarla) udula və ya şüalana bilər. O, bu porsiyaları kvantlar adlandırdı. Bor belə qənaətə gəldi ki, nüvə ətrafında hərəkət edən elektronun enerjisi də müəyyən konkret qiymətlər almalıdır – yəni kvantlanmışdır. Elektronun hər hansı verilmiş orbit üzrə hərəkət etməsi üçün tələb olunan enerji həmin orbitin radiusundan asılıdır. Nüvədən daha uzaqda yerləşən orbitlər üzrə hərəkət etmək üçün elektrona daha çox enerji lazımdır. Lakin bir halda ki, enerji kvantlanmışdır, onda belə nəticəyə gəlmək olar ki, orbitlərin radiusları da kvantlanmalı – müəyyən konkret qiymətlər almalıdır.
Lakin hər şey göründüyü qədər sadə deyilmiş. İşığın ikili (dalğa və zərrəcik) təbiətə malik olması aşkar edildikdən sonra, Lui de Broyl belə bir sual üzərində düşünməyə məcbur oldu : Görəsən zərrəciklər də dalğa xüsusiyyətlərinə malik ola bilərlərmi ? Öz fərziyyəsindən çıxış edərək, De Broyl zərrəciyin dalğa uzunluğunun təyin edilməsi üçün düstur təklif etdi :
Burada, m - zərrəciyin kütləsi, v - sürəti, h - isə Plank sabitidir (h = 6,63 ∙ 10⁻³⁴ Coul ∙ san ).
De Broyl tənliyinə əsasən, elektronları 6 ∙ 10⁶ m/san sürətlə kristala yönəltsək, onda difraksiya hadisəsi müşahidə olunmalıdır. Belə də oldu. Elektronun özünü dalğa kimi aparması o dövrkü elm alimlərinin hər birini heyrətləndirdi. Hətta Nils Bor və Albert Eynşteyn arasındakı məhşur mübahisə də öz başlanğıcını bu hadisədən götürdü. Qısa müddət sonra təcrübi faklar göstərdi ki, nəinki elektronlar, digər zərrəciklər də dalğa xüsusiyyətlərinə malikdirlər. Reallığı təşkil edən zərrəciklərin, özlərini bu qədər qeyri - real aparması atom haqqında olan nəzəriyyələri alt - üst etdi. Üstəlik, Heyzenberq özünün məhşur qeyri - müəyyənlik prinsipini irəli sürdükdən sonra vəziyyət bir az da qəlizləşdi. Artıq Bor və Zommerfeldin tərtib etdikləri kvant nəzəriyyəsi (və ya köhnə kvant nəzəriyyəsi) elm ictimaiyyətində qəbul olunmadı.
Yaranmış problemləri aradan qaldırmaq məqsədilə, Şredinger, Heyzenberq və Dirak atomun dalğa nəzəriyyəsini tərtib etdilər. Bundan sonra artıq atom və onun tərkib hissələri dəqiq rəqəmlər və təsvirlərlə deyil, ehtimallar toplusu kimi qəbul edildi. Belə ki, atomun yeni modelində elektron artıq çox kiçik ölçülü kürəcik deyil, nüvənin ətrafında bulud şəklində energetik bir sahə yaradan mövhuma çevrildi. Bu modeldə elektronun fəzanın hər hansı konkret bir nöqtəsində olmasını heç kim dəqiq söyləyə bilməz. Burada yalnız onun 95 % olma ehtimalı olan sahələr elektron orbitalı kimi qələmə verilir. Beləliklə, elektronu və atomu dərk etməyə yönəlik cəhdlər onun dərkedilməz olduğunu üzə çıxardı.
Qeyd edək ki, son illərdə elmin sürətli inkişafı artıq ən sadə atom olan hidrogen atomunun təsvirini əldə etməyə imkan verən yeni tədqiqat üsulları yaratmağa imkan verdi. Və artıq belə bir təsvir də var (Şəkil). Kvant mikroskopları vasitəsilə əldə edilən təsvir artıq atom haqqında bir çox suallara aydınlıq gətirdi.