מאמר #1 : התפתחות מבנה האטום
התפתחות מודל האטום השם "אטום" הוטבע לראשונה ע"י הפילוסוף היווני דמוקריטוס, לפני כ 2400 שנה. ע"פ התיאוריה של דמוקריטוס, האטומים הם החלקיקים הקטנים ביותר של החומר, שאינם ניתנים עוד לחלוקה (השם אטום, פירושו אינו ניתן לחלוקה). "האטומים הם עצמים קטנים ורבים עד אין סוף, כה קטנים עד כי הם מתחמקים מחושינו, או להם כל מני צורות או דמויות הם מתנועעים בריק או תוך כדי תנועתם נאחזים זה בזה". מתוך "המחשבה פיזיקלית בהתהוותה" הוצאת מוסד ביאליק. במשך השנים גילו החוקרים בחשמל מטענים שליליים וחיובים, אך מעבר לזה לא היו התפתחויות חשובות בתחום. ב 1897 התגלה האלקטרון- חלקיק קטן וטעון במטען שלילי, כאשר הוכח שהוא חלק מין האטום, בפעם הראשונה הוכח כי לאטום יש מבנה פנימי מורכב. כדי להמשיך במחקר היה מין הצורך לקבועה מודל אטום ברור. על המודל לענות על שני שאלות. שאלת יציבות של מטענים חיוביים ושלילים באטום, ושלאת ספקטרום הבליעה של החומר. ויליאם תומסון, מגלה האלקטרון, הציע את המודל הראשון, הנודע בשם "עוגת הצימוקים של תומסון". מודל זה מתאר מין גוש או בתוכו מטענים חיובים או שליליים כמו צימוקים המפוזרים על עוגה. תומסון הניח כי המטענים השלליים והחיוביים מושכים זה את זה, ואילו השליליים נדחים זה מזה עד שנוצר שיווי משקל. אומנם המבנה ענה על חלק מין השאלות, שאלת ספקטרום הבליעה נותרה בלתי פתורה. לאחר התוצאות המפתיעות של הניסוי המפורסם של רתפורד ותלמידו גייגר, בו הפציצו עלה זהב בחלקיקי אלפא, היה מין הצורך לשנות שוב את מבנה האטום. אחרי זמן-מה הציעה רתפורד מודל חדש, המודל החדש מדמה את האטום למערכת השמש בה האלקטרונים סובבים סביב הגרעין ברדיוס מסוים, הרדיוס נקבע כ- 0.001 מיקרו מטר. אך, כיוון שהאלקטרון נע בתנועה צנטריפטלית כל הזמן הוא אמור לפלוט קרינה, לאבד אנרגיה, להקטין את הרדיוס ולקרוס על תוך הגרעין. מבכינה זו המודל נכשל, המודל גם אינו מסביר את תופעת הספקטרום הקווי. ב-1913 כמה שנים אחרי הצעת הקוונטיזציה של פלנק והצעת הפוטון של אינשטיין , הוציא בוהר את התיאוריה המפורסמת שלו המסבירה את מבנה אטום המימן. התיאוריה הקדימה בשנים כמה את גלוי האופי הגלי של האלקטרון ע"י דה ברולי. המודל מסביר טוב את תופעת הספקטרום הקווי של אטום מימן, שנותח כבר אז, ועם כמה שנויים אפשר ליישם את התיאוריה לאטומים יותר מורכבים. ההנחה עליה עומד המודל של בוהר, היא שהכוח היחיד הפועל באטום הוא הכוח החשמלי, ולאלקטרון ישנם רדיוסים קבועים בהם "מותר" לו להסתובב, ובנקודות אחרות הוא לא ימצא. הרדיוס נחשב ל"מותר" כאשר ה- h-bar שלו שווה למכפלה: mvr. בעצם נוכל להסתכל אל האלקטרון החג סביב הגרעין כגל, הרדיוס צריך להיות כזה שמספר התנודות שמבצעה האלקטרון יהיה שלם, אחרת תהיה התאבכות הורסת והאלקטרון יקרוס. ראיה כזאת של דברים מסתדרת עם ערעור אלקטרון לרמות אנרגיה גבוהה: כאשר הגל (אלקטרון) מקבל אנרגיה תדירות הגל גדלה והאלקטרון צריך למצוא רדיוס חדש כדי שמספר התנודות יהיה שלם. אמנם המודל של בוהר עונה על שני השאלות שהצבנו הוא לא מסתדר עם עיקרון האי-וודאות, לא יתכן שהאלקטרון יהיה במרחק קבועה מהגרעין, וינוע במהירות קבועה. כאשר עיקרון האי-וודאות אומר שאי אפשר לדעת מיקום ותנע של גוף בדיוק מוחלט בו זמנית. הדרך התואמת לעיקרון היא תאור ערך של פונקצית הגל של האלקטרון בכל נקודה P מהפרוטון. כלומר, מציאת ההסתברות שהאלקטרון ימצא בנפח קטן V סביב לנקודה P. כיום מתוארים הרדיוסים כ"עננים" של הסתברויות מקריות בהם יש אפשרות שימצא האלקטרון כל רגע. כיום ידועה לנו שלא רק לאטום יש מבנה פנימי, אלה גם לפרוטונים המורכבים מקוורקים.
