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2026年10月13日07:06

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小噺0588 見えた！(原子)

まだ丸坊主アタマだった頃、物質固有の化学的性質を示す最小の粒子は分子だと習いました。その分子を構成しているのは複数の原子だと。
下図は酸素原子1個と水素原子2個が化学結合して水の分子を形づくっているイメージです(実際の原子はこのような球体ではありません。後述します)。

https://share.google/PKfiEWIJERgkVykpL

うぐいすボールみたい(笑)

https://share.google/0YjnkUBJUN6ezCdvc

原子はとても小さい(約1億分の1cm)ので見えません。また原子の中心には原子核があり、その周りを電子が回っているそうな(下図はイメージで実際は全然違います)。

https://share.google/EWogxQahYvYJODWiz

原子核はとてつもなく小さく、原子の約10万分の1しかないとか。電子はさらに小さく、原子核のハルカ遠方を回っているそうな。要するに原子はスカスカで、「原子を東京ドームとすると原子核はグラウンド中央に置かれたビー玉、電子はその周り(観客席)を回っている鼻くそ」と例えられます。

ここで疑問が。スカスカなのに、原子が化学結合する(分子が形成される)際にお互いがすり抜けないのは何故か？ということ。
理由は、電子がマイナスに帯電しているから(そう言えば電子を「 e⁻」と表記したなぁ)。原子がくっつこうとすると、マイナスの電子同士が反発し合うからだそうです。なるほど！

さて、そんな見えないほど小さい原子が「見えた！」という話がネットに載っていました。2017年8月7日のことですからかなり前のことですが、いささか驚きましたので紹介しましょう。

ストロンチウム(Sr)という金属の原子は原子核の周りを38個の電子が回っています(下記はイメージです)。

https://share.google/33brfJ9M9G6dmSf4r

イギリスのオックスフォード大学で量子コンピューターを研究していたDavid Nadlinger(デビッド・ナドリンガー)は、イオントラップという方法でそのストロンチウム原子を針の間に浮かせることに成功しました。

https://share.google/IRv5YYSVZYWTYjXDL

それを普通のカメラ(一眼レフ)で撮影した写真がイギリスの工学・物理科学研究会議の科学写真コンテストで表彰されたとのことです。

上記写真の中心部を拡大すると…
https://share.google/SPlzzNdJoV97VHGQ4

アノ白い点か。スカスカとは思えんけどな。

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