Vidieť neviditeľné

Keď J. J. Thomson objavil elektrón, povedal, že to je častica "taká maličká, že jej hmotnosť je nepatrným zlomkom hmotnosti atómu vodíka, ktorý je sám o sebe tak malý, že rovnaké množstvo týchto atómov ako počet ľudí na celom svete by bol príliš malý na to, aby mohol byť zaregistrovaný akýmkoľvek spôsobom známym vtedajšej vede."

J.J. Thomson: Objaviteľ elektrónu.

Teda taký maličký! Elementárne častice sú pre nás príliš malé, aby sme ich mohli vidieť vlastnými očami. Na to, aby sme sa mohli o nich učiť, používame vysokovýkonné nástroje na rozšírenie naších zmyslov. Tieto prístroje sa nazývajú časticové urýchľovače a detektory a budeme sa tu o nich učiť. Ale predtým, než to spravíme, poďme sa pozrieť na proces videnia.

Vidíme, alebo sa pozeráme?

Keď niečo pozorujeme, naše oči sú úplne pasívne, len jednoducho registrujú prichádzajúce svetlo. Náš mozog interpretuje informáciu a zvolí, kam nasmerovať naše oči. Teda náš mozog vykonáva hľadanie a naše oči sa iba pozerajú. Čo sa deje, je to, že svetlo sa odráža od objektov, ktoré vidíme, do naších očí, kde je zaregistrované a predané do mozgu na spracovanie.

Predstavte si, že ste vstúpili s baterkou do úplne tmavej miestnosti. Baterka vysiela lúč svetla do miestnosti, vaše oči prijímajú odrazené svetlo, a to je to, čo vám umožňuje vidieť. Používate svetlo ako sondu na prebádanie obsahu miestnosti. To je to, čo robia časticoví fyzici, ale pre nich svetlo nie je dostatočne dobrou sondou, ako uvidíme.

Astronómovia používajú teleskopy, ktoré sú veľmi dobré v zachytávaní svetla, aby videli blízke zábery vonkajšieho priestoru – vesmír. Ale čo použijeme, ak chceme vidieť najbližšie zábery vnútorného priestoru – mikrosvet?

Mikroskopy sú tiež dobré v zachytávaní odrazeného svetla. Umožňujú nám vidieť malé predmety, ako napríklad zovňajšok malého hmyzu.

Elektrónový mikroskop nás posúva ešte ďalej, umožňujúc nám pozerať sa až na úroveň atómovej štruktúry. Ako sondu používajú elektróny.

Dôvod prečo sú elektrónové mikroskopy schopné vidieť tak malé objekty je, že vysokoenergetické elektróny, sa správajú ako vlny, práve ako svetlo, ale ich vlnová dĺžka je oveľa menšia než u viditeľného svetla.