Fizikai forradalom a kémiában: a Bohr-féle atommodell megalkotása

Absztrakt

A róla elnevezett atommodell alapjait Niels Bohr három, 1913-ban megjelent cikkben publikálta. A jelen munka azt vizsgálja, hogy az ezekben megjelent nevezetes posztulátumoknak milyen előzményei voltak, illetve a természettudomány fejlődése során milyen kísérleti információk igazolták őket később. Az atommag körül keringő elektron létezését kimondó posztulátum ellentmondott ugyan az 1913-ban már jól ismert, a klasszikus elektrodinamika alapját jelentő, a keringő elektron esetében elektromágneses sugárzás kibocsátását megkövetelő Maxwell-egyenleteknek, de valójában csupán az addigra már jól megalapozott kísérleti információk következményeit mondta ki. A kvantumposztulátum jelentette a modell valódi újdonságát és értékét, mert erre alapozva a hidrogénatom kísérletileg jól ismert színképét elméleti úton is pontosan előre lehetett jelezni. Bohr ezen posztulátum megalapozására eredetileg az elektron körmozgási frekvenciája és a keletkező elektromágneses sugárzás frekvenciája között tételezett fel kapcsolatot, de ennek hasznosságát elsősorban az igazolta, hogy a belőle levont következtetések egyeztek a kísérleti megfigyelésekkel. A kvantumposztulátum fizikai háttérét csak később, egymástól viszonylag távol álló jelenségek révén sikerült tisztázni: ebben komoly szerepe volt a hullám-részecske kettősség megértésének, a fizikai mennyiségek közötti, kvantummechanikai határozatlansági relációk felismerésének, illetve annak a ténynek, hogy a foton impulzusmomentumáról kísérletileg sikerült bizonyítani, hogy az energiájától független, állandó érték. Az 1913-ban, pusztán egy modell kidolgozása céljából megfogalmazott feltételezések így lényegében a fizika későbbi fejlődését előlegezték meg egy pontos matematikai formába öntött egyenlet alakjában.