Kita tahu betul bahwa semua zat terdiri dari atom - ini adalah jumlah terkecil yang mungkin dari setiap unsur kimia. Kata "atom" berasal dari kata Yunani "ἄτομος", yang secara harfiah diterjemahkan dari bahasa Yunani kuno sebagai "tak terpisahkan" - sesuatu yang tidak dapat lagi dibagi. Namun kemudian, ternyata atom sama sekali tidak terpisahkan, tetapi terdiri dari inti dan elektron yang berputar mengelilinginya. Tapi ternyata ini bukan batas….
Segera, partikel penyusun elementer lainnya seperti quark ditemukan, bahkan integritas elektron, yang mungkin dapat dipecah menjadi holon, spinon, dan orbiton, dipertanyakan.
"Batu bata pertama" dari materi sangat kecil sehingga kesimpulan tentang keberadaannya dibuat secara tidak langsung - melalui berbagai eksperimen dan perhitungan matematis, tetapi akan sangat keren jika kita bisa melihatnya dengan mata kita sendiri, seperti kita melihat mikroorganisme dalam setetes air di bawah mikroskop. Tapi kenapa tidak? Tampaknya Anda hanya perlu mengambil mikroskop yang lebih kuat dan Anda dapat memeriksa apa pun. Sayangnya, sekuat apa pun mikroskop optik itu, Anda tidak bisa mendapatkan gambar tidak hanya dari sebuah atom, tetapi juga sebuah molekul.
Untuk melihat suatu benda, benda itu harus diterangi dengan berkas cahaya, dan cahayanya harus dipantulkan dari berbagai bagiannya dan mengenai retina. Namun, mustahil untuk menerangi atom tertentu karena cara interaksi foton dengan atom. Sebagian besar foton hanya akan terbang melalui atom, dan jika beberapa foton dipantulkan kembali ke lensa mata mikroskop, maka ini jelas tidak akan cukup. Dan secara umum, cahaya tampak yang digunakan dalam mikroskop optik memiliki panjang gelombang sekitar 400-700 nanometer, sedangkan ukuran atom sekitar 0,1 nanometer, jadi tidak ada gunanya menerangi atom dengannya.
Tetapi bagaimana jika, alih-alih cahaya tampak, Anda menggunakan sesuatu yang lain, misalnya radiasi gamma atau berkas elektron terarah, yang dalam kondisi tertentu dapat berperilaku seperti gelombang dengan panjang yang sebanding dengan ukuran partikel elementer? Artinya, dapatkah atom dilihat melalui mikroskop elektron?
Iya dan tidak. Ya, karena foto atom benar-benar ada, tidak - karena gambar yang dihasilkan tidak terlalu mencerminkan penampakan atom yang sebenarnya, karena gambar tersebut menciptakan visualisasi yang dapat diakses. Akan tetapi, foto atom yang diambil oleh mikroskop elektron yang paling kuat dan akurat sekalipun tidak mengungkapkan strukturnya.
Foto menunjukkan atom belerang dan tempat di mana satu atom hilang. (c) David A. Muller dkk. Alam, 2018.
Pertama, sebagian besar atom adalah ruang kosong. Jarak antara inti atom dan elektron dalam suatu skala sangat besar sehingga jika Anda memperbesar inti sebesar apel, elektron akan berputar mengelilinginya dalam orbit dengan radius sekitar satu kilometer. Ini berarti bahwa partikel-partikel yang menyusun atom tidak akan cocok dengan bidang pandang.
Video promosi:
Kedua, prinsip ketidakpastian Heisenberg mencegah kita untuk mempertimbangkan detailnya. Lokasi elektron dalam atom ditentukan sebagai kemungkinan, pada saat tertentu ia dapat berada di satu tempat atau tempat lain. Oleh karena itu, dalam foto-foto yang diperoleh, atom-atom terlihat sebagai bola-awan kabur yang dibentuk oleh orbit elektron yang berubah dengan cepat.
Dan terakhir, video lucu dari IBM "The Boy and His Atom". Insinyur di IBM menggunakan mikroskop penerowongan pemindai untuk memindahkan molekul karbon monoksida (dua atom bertumpuk). Berkat ini, dimungkinkan untuk merekam video dengan objek yang sangat kecil sehingga hanya dapat dilihat pada perbesaran 100 juta kali.
