Mikro Ölçekte Atom Olabilir mi?

Atom ölçeğinde baktığımızda çekirdek atomun çok az bir bölümünü kaplar. Örneğin hidrojen atomunun çekirdeğinin çapı yaklaşık 1,7 femtometreyken (1 femtometre metrenin katrilyonda biri yani 10’15 metredir) atomunun çapı 10‘10 metre ölçeğindedir.

Yani elektronlar çekirdekten çok uzaktadır. Elektronlar çekirdeğin etrafında belirli enerji seviyelerinde (elektron kabukları olarak da adlandırılır) hareket eder. En dış elektron kabuğundaki değerlik elektronları yüksek enerji seviyelerine uyarılarak mikro ölçekte atomlar oluşturulabilir. Rydberg atomları olarak adlandırılan bu tür atomlar gözle görülebilir büyüklükte olabilir. Elektronları yüksek enerji seviyelerine uyarmak için genellikle lazerler kullanılır.

Rydberg atomları devasa boyutlarının yanı sıra ilginç başka özellikleri de vardır.

Yüksüz bir atomda elektronların sayısıyla çekirdekteki protonların sayısı eşittir. Atomun en dış elektron kabuğundaki bir elektron yüksek enerji seviyelerine uyarıldığında çekirdekten çok uzaklaştığı için aralarındaki elektriksel çekim kuvveti zayıflar.

Bu nedenle uyarılmış Rydberg elektronu çekirdeğe zayıf bir şekilde bağlıyken çevresiyle güçlü bir şekilde etkileşir. Rydberg elektronu iç kabuk elektronlarına göre hayli yavaş hareket ettiği için elektronun hareketi kontrol edilebilir.

Rydberg atomunun özellikleri hidrojen atomuyla benzerdir. Çünkü uyarılmış haldeki elektron, hidrojen atomunda olduğu gibi, net yükü +1 olan iyonik bir merkez (çekirdekteki protonlardan ve uyarılmış elektronun dışındaki diğer iç elektronlardan oluşur) tarafından çekilir.

Ayrıca bir elektron daha yüksek enerji seviyelerine uyarıldığında çok kısa bir sürede temel hale dönerken Rydberg atomları daha uzun ömürlüdür.