世界のつくり／物質編・１５

１５・あらためて原子って

地球のような原子核の周りを、月のような電子がぐるぐる・・・という古典的な原子モデルは捨て去るときがきたようだ。
最新の知見による原子の実像は、構造も、構成の比率も、イメージをはるかに超えるものだ。
まず原子核からして、実体を持つ物質という概念とはかけ離れた、「エネルギーの震えが集中してる空っぽのエリア」にすぎないんだった。
だけど、そのエリアが持つ＋電荷に引かれて、−電荷エネルギーの固まりである電子がやってくる。
そして周囲に展開するわけだけど、その相対比スケールときたら。
例えば、水素原子核である陽子を東京ドームのマウンド上に置かれたパチンコ玉とすると、「その周囲を回る」とされる電子は、なんとはるかドーム屋根ほどもの距離をかすみのようにさまよう希ガス、という構成になる。
原子核がパチンコ玉の大きさだとしたら、原子全体は水道橋のこの区画一帯ほどもの直径を持つ※１、なんて驚くべきオーダーだよ。
しかも電子は、ぐるぐる回ってるわけじゃなく、無数に分身して散開する「たまに位置を持つ波」なので、原子の姿は量子力学ではたびたび「雲」と表現される。
この広大な軌道上を、電子は実体で飛び回ってるわけじゃなく、例の「あそこにもここにもそこにも同時にいて」「そこには確率の波があるきりで」「観測されて姿を現すまでは位置を持たない」という波動関数で存在してるにすぎない。
そしてそれは、原子核の中のクォークも同様だ。
素粒子がそうした茫洋とした存在である以上、原子には姿かたちなんてどこにもない！という当然の結実が待つ。
原子の中身が、これほどまでにスッカスカ・・・というか、まるきり空っぽだったとは！
これをはたして「物質の最小単位のつぶ」と言っていいものなのかどうか？
というよりも、いったい「物質」ってなんなんだろう？
この世界に「在る」とされるものの、確たる手応え、硬く感じる感触の、その中身って・・・？

つづく

※１　原子の大きさは、電子の周回径で表される。

東京都練馬区・陶芸教室／森魚工房 in 大泉学園