See, mida palja silmaga pole võimalik näha

ÕHUS hõljuvad nähtamatud tolmuosakesed. Siis aga langeb aknale päikese kiirtevihk ning nähtamatu saab järsku nähtavaks. Eredas valgusvoos märkab inimsilm tolmuosakesi.

Mõelgem ka nähtavale valgusele, mis palja silmaga vaadates tundub olevat valge või värvitu. Mis aga juhtub, kui päikesevalgus paistab täpselt õige nurga all läbi veetilkade? Vesi on otsekui prisma, mis võimaldab meil näha kaunivärvilist vikerkaart.

Tegelikult peegeldavad meid ümbritsevad objektid valguse erisuguseid lainepikkusi, mida meie silm näeb värvustena. Näiteks roheline rohi ise ei kiirga rohelist valgust, vaid hoopis neelab kõik nähtava valguse lainepikkused, välja arvatud rohelise. Roheline lainepikkus peegeldub rohult tagasi meie silma, mistõttu meie silm näebki rohtu rohelisena.

Appi tulevad täppisinstrumendid

Viimastel aastatel on tänu moodsatele leiutistele saanud palju inimsilmale nähtamatut nähtavaks. Me võime vaadata läbi tavalise mikroskoobi näiliselt elutut veetilka ning avastada, et seal sibavad ringi igat sorti olesed. Ja silmale pehme ning ühetasasena tundunud juuksekarv osutub olevat hoopis kare ja konarlik. Ülivõimsad mikroskoobid suudavad suurendada objekte miljon korda, mida võiks võrrelda postmargi suurendamisega väikese riigi suuruseks!

Nüüd, mil teadlased saavad kasutada veelgi võimsamaid mikroskoope, võivad nad näha pinna kontuurkujutist aatomite tasemel. See teeb veel üsna hiljuti inimsilmale nähtamatu neile nähtavaks.

Võtkem teise valdkonna. Me võime öötaevasse pilku heites seal tähti silmata. Kui palju neid näha on? Palja silmaga maksimaalselt mõni tuhat. Ent kui peaaegu 400 aastat tagasi teleskoop leiutati, sai inimestele nähtavaks palju rohkem tähti. Kuid 1920. aastail näitas Mount Wilsoni Observatooriumi võimas teleskoop, et peale meie galaktika on veel teisigi galaktikaid, milles samuti on lugematul arvul tähti. Tänapäeval universumi uurimiseks keerukaid täppisinstrumente kasutavad teadlased oletavad, et on olemas kümneid miljardeid galaktikaid, millest paljud koosnevad sadadest miljarditest tähtedest!

Tänu teleskoopidele on saanud teatavaks tõeliselt hämmastav tõik, et näiliselt üksteisele nii lähedasi miljardeid tähti, mida meie näeme Linnuteena, eraldavad kujuteldamatud kaugused. Samuti on võimsad mikroskoobid aidanud inimsilmal näha, et näiliselt tihked objektid koosnevad tegelikult aatomitest, mis moodustuvad põhiliselt tühjast ruumist.

 Kaduvväike

Kõige väiksem tavalise mikroskoobi all nähtav kübemeke koosneb enam kui kümnest miljardist aatomist! Ometi avastati aastal 1897, et aatom koosneb tillukestest tiirlevatest osakestest nimetusega elektronid. Hiljem avastati, et aatomituum, mille ümber elektronid tiirlevad, koosneb suurematest osadest – neutronitest ja prootonitest. Kõik 88 meie maakeral looduslikult esinevat aatomiliiki ehk elementi on üldjoontes samade mõõtmetega, ent erineva massiga, sest igaühes neist on selliseid elementaarosakesi järjestikuselt suuremal arvul.

Elektronid – vesinikuaatomi puhul üksainus elektron – on tiirlemas aatomituuma ümbritsevas ruumis kiirusega miljardid tiirud miljondikus sekundis, andes seeläbi aatomile tema kuju ning pannes ta käituma tahke osakesena. Prootoni või neutroni mass võrdub ligikaudu 1840 elektroni massiga. Nii prooton kui neutron on aatomist endast umbes 100 000 korda väiksemad!

Mõistmaks, kui tühi on aatom, püüdkem kujutleda vesiniku aatomi tuuma suhet tiirleva elektroniga selles aatomis. Kui see ühestainsast prootonist koosnev tuum oleks tennisepalli suurune, oleks selle ümber tiirlev elektron umbes 3 kilomeetri kaugusel!

Teates elektroni avastamise sajanda aastapäeva pidustuste kohta märgiti: „Vähe on neid, kes kõhkleksid tähistada millegi avastamist, mida mitte keegi pole näinud, millel pole tajutavaid mõõtmeid, ent mille massi, elektrilaengut – ja vurritaolisi spinnisid – saab siiski mõõta. ... Tänapäeval ei kahtle mitte keegi idees, et see, mida me iial näha ei või, tõesti eksisteerib.”

Veelgi väiksemad objektid

Tänu kiirenditele, mis suudavad panna aineosakesed omavahel põrkuma, võivad teadlased nüüd heita pilgu aatomituuma sisemusse. Selle tulemusena on saanud endale võõrapärased nimed paljud elementaarosakesed – teiste seas positronid, footonid, mesonid, kvargid ja glüüonid. Kõik need on ka kõige võimsamates mikroskoopides nähtamatud, ent märke nende olemasolust on täheldatud tänu sellistele seadmetele nagu kondensatsiooni- ja mullkambrid ning stsintsillatsioonloendurid.

Uurijad näevad nüüd seda, mida varem pole nähtud, ning on hakanud selle põhjal mõistma nende määratluse järgi nelja universaalse vastastikmõju – gravitatsiooni, elektromagnetilise vastastikmõju ning tugeva ja nõrga tuumasisese vastastikmõju – tähtsust. Mõnede teadlaste sihiks on töötada välja „kõiksuseteooria”, mis nende lootuste kohaselt annaks kõikehaarava seletuse makromaailmast mikromaailmani.

Mida võib õppida selle nägemisest, mida palja silmaga näha pole? Millisele järeldusele on paljud õpitu põhjal jõudnud? Vastused võib leida järgnevatest artiklitest.

[Pildid lk 3]

Nikli (ülal) ja plaatina aatomite kujutised

[Allikaviide]

Loa andnud: IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center