原子モデルって、実際に見えるんですか？

質問

原子核の周囲を電子が回っている、「原子モデル図」（？）というのを学生時代、教科書で目にしました。あれは電子顕微鏡か何かを使えば実際に見えるのでしょうか。それとも単なる概念図的なものなのでしょうか。当方、まったくの文系人間で、このことが学生時代から気になって仕方ありません。どなたかお教え下さい。

回答No.3

pyon1956 · ベストアンサー

太陽系みたいなアレでしたら、絶対に見えません。
実際にそういうものがあるのではない、ということは量子力学によってあきらかにされていますから。（この点No.1さんのおっしゃるとおり。）
ただ、モデルとしての有効性がまったくないわけではなく、量子力学的でない問題を考えるのなら、それなりに有効です。
ではNo.2さんのおっしゃっているのは何かというとその電子の特に波としての振る舞いが見える、ということです。
結晶の原子なども同じように「見る」ことはできますが・・・・
ここで考えていただきたいのはわれわれが「見る」のは物に当たった光ですね。
ところが電子ぐらい小さいものだと光を当てることによって大きく状態がかわります。（正確ではないがはねとばされる、と思ってもらうと近いかも）
そういう問題もあって電子が物体として見えることはありえません。

お礼

非常に分かりやすくまとめて頂きました。後半部分がまた面白い。確かに、電子を「見る」ためには電子を当てなければいけないですよね。深いです。ところで質問とずれるかもしれませんが、原子が、電子の集積（波？）だとすると、身の回りにあるモノ（例えばテーブル）はなぜ安定しているのでしょうか。電子が隙間なくギュッと詰まっているというようなイメージで良いのでしょうか。光のような流体（？）との違いは電子量の多さなのでしょうか。（電子が多いと固体になる？）

回答No.5

ryn

> 身の回りにあるモノ（例えばテーブル）はなぜ安定しているのでしょうか。
> 電子が隙間なくギュッと詰まっているというようなイメージで良いのでしょうか。
> 光のような流体（？）との違いは電子量の多さなのでしょうか。（電子が多いと固体になる？）
いい線いっているような気がします．

光(光子)や電子，陽子などあらゆるものは
粒子の性質と波の性質を同時に持ちます．

では，光のように波と思われていたものと
電子や陽子のように粒子と思われていたものは
何が違うのかというとスピンという物理量です．

スピン 1/2 を持つ電子や陽子のように，
スピンの値が半整数(1/2,3/2,5/2,…)
のようなものをフェルミオンといい，
これらはお互いしりぞけ合うので同じ場所にいられません．

一方，スピン 1 の光子のように
スピンの値が整数のものをボソンといい，
これらは同じ場所に複数存在することができます．

実は，身の回りの安定な物質は
電子，陽子，中性子などのフェルミオンでできています．

お礼

うわー、これも面白いですね。スピン、フェルミオン、ボソンですか。では「固体」と「流体や気体」の違いはスピン量の相違なのか。はたまた別の要因なのか・・・。量子力学の世界は神的な領域ですらありますね。ノメり込みそうです。大変刺激的でした。

回答No.4

michina

ANo.1です。
「原子というのは、どんな技術を使っても見ることは出来ないことが分かっています。」と書いてしまいましたが、あれは間違いです。申し訳ありません。原子は、中心部に原子核があり、その周囲に電子が存在して、成り立っています。その形を見ることができないと言うつもりでした。
現在の科学技術では、一個一個の原子を見ることが出来るだけでなく、一個一個移動することさえ出来るようです。そしてなんと、原子を一個ずつ移動することによって字や模様さえ描いたりしています。

原子は、原子核と電子で出来ています。そして、原子核は中性子と電子で出来ています。原子核の外側にある電子の個数と、原子核内にある中性子や陽子の個数で原子の性質や種類が変わるのです。例えば水素は原子核に陽子が１個あり、電子も１個持っています。また酸素は原子核内に８個の陽子（中性子もあります）と原子核の外側に８個の電子を持っています。

原子がいくつか集まった物が分子で、水は、酸素原子１個と水素原子２個で出来ています。
テーブルもいくつかの分子で出来ています。

お礼

原子が原子核と電子で構成されていることは、間違いない、と。ただその形をはっきり確認することはできないし、またその形も太陽系モデルのようなものではなく、原子の周囲に電子雲が偏在するようなものである、と。かなり整理されてきました。

回答No.2

tomtom_

はい，実際に見ることができます．
例えば電子について，参考URLをご覧下さい．

参考URL：

http://www.englink21.com/i-eng/column/tuika/tonokouen.htm

お礼

興味深いＨＰを教えていただきました。読解には時間を要しそうですが、掲載されていた参考図書なども手にとってみようかと思います。いずれにしろ、太陽系のようなあのモデルではフィクションだったのですね。原子には、原子核というものは存在せず、すべて電子の集積（？）であるとの解釈でよろしいのでしょうか。

回答No.1

michina

原子というのは、どんな技術を使っても見ることは出来ないことが分かっています。また、例えばの話ですが、もし見えたとしてもあのモデルのようには存在しないことも分かっています。
地球が太陽の周りを回っているように、電子は原子核の回りを回っているのではなく、電子雲と呼ばれる状態で独特な形状の空間に確率的に存在するようです。
とても不思議なことですが、一個の電子が同時に複数の場所に存在出来ることも分かっています。これは、私たちが感覚で捉えることの出来る世界とは全く異なる物です。私という人間が同時に２ヶ所以上の場所に存在することは出来ませんが、電子のような粒子にはそれが出来るというのです。しかも、電子は（すべての素粒子もそうですが）粒子であると同時に波でもあるという、一見矛盾した性質も持っています。

お礼

やはりあれはモデルにすぎなかったのですね。有用なモデルではあったのでしょうか。電子雲という言葉に、頭の一部が組み変わったような衝撃を受けました。「同時に複数の場所に存在」「粒子であると同時に波」。あまりに刺激的なお話です。