原子の中には電子はいくつあるんだろう
原子はじつはデジタルの最小単位じゃないことが
わかってきた。
すくなくとも『電子』というものが原子の中には
あるんだからね。
では原子から電子を除いた後には
なにがあるんだろう？
そのまえに原子の中にはいくつの原子が
あるのかって問題があるよね。
ぼくなんかがわかりにくいのは
原子と元素。
原子の数は約3000種類で
元素の数は118種類（今のところは）って
わかるわけないじゃない。
基本、原子と元素は同じものなのか違うものなのか
「『原子』は《物質を構成する具体的要素》を指すのに対し
『元素』は《性質を包括する抽象的概念》を示す用語」って
どういうこと？
多分、同位体（後から出てくるけど中性子の数が異なるもの）を
無視して陽子（これもあとから書くね）の数だけで
分類したものが元素で
構成の違ったものをすべてを別種として見るのが
原子ってことかもしれない（間違っていたらごめん）。
その原子のなかにある電子ってものは
ぜんぶ同じものだってことがわかっている。
だとすれば原子の違いは電子の数の違いってことになるんだろうか。
でも、電子はしょっちゅう出たり入ったりしている。
そうなると原子もころころ自分の本質を変えていくってことに
なっちゃわないかな。
それって考えにくいよね。
だとすると、原子（元素でもいいけどさ）の中の
電子以外のものが原子をいろいろな種類に
分けているんじゃないかって考えられるよね。
そんな疑問が出てくるときは
実験するにかぎる。
ぼくなんかにはそんな実験や研究をする
根気も知識もないけど
科学者たちは目標があれば邁進していく。
それぞれの原子の中の電子の数
みつけちゃったんだよね。
ちょっと脱線
電子の数をどうやって数えたかを
説明するためにはX線に少しだけ触れないと
どうしょうもないんだよな。
そしてX線に触れるためには
電磁波が必要っていつまでたっても先に進めなくなる。
いつか詳しく書いてみようと思うけど
ひとまず軽く脱線して少しだけ触れてみようか。
自然界なんていうとかっこいいけど
人の手の触れないところのエネルギーってのは
なにがあるんだろう。
今のところ人間が見つけている根源的なエネルギーには
４種類あるらしい。
1：重力
2：電磁気力
3：弱い力
4：強い力
このうち3・4はしばらくパス。
軽く調べるくらいではとてもじゃないけど
ついていけない。
1の重力（引力でも似たようなもんだけど）も
じつはあまりにエネルギーが少ないから
今回はパス。
電子の数を数えることができたのは
この電磁気力の測定によってということ。
これも科学者たちの実験のある意味副産物だったんだけど
陰極線（電子が真空放電で飛んでいくってやつだね）の実験中に
本来ならクルックス管
要はガラスや厚紙を通り抜けることができないはずの
陰極線の影響がクルックス管の外部に出ることが
発見されたんだ。
発見者は有名なレントゲンさん。
さて、陰極線は電子の流れ
でもX線は電磁波って
このあたりがわかりにくいんだよね。
ひとまず電磁波は光みたいなものだってことにしておこう。
光ってのは電気の流れと磁力の流れの組み合わせの
波みたいなもんだってことにこれもしておこう。
（正確に言うと反論が山ほどあるのは承知の上で）
陰極線（電子の流れ）がガラスにぶつかることによって
急停止しちゃう、そのためにそこに磁力が発生して
X線という極めて浸透力の強い電磁波（光でいいよ）が
出てくるってことらしいんだけど
そこのところも適当に流しておこう。
そのX線を原子にぶつけてみるって考えた科学者って
ほんとうにすこし変わっているとしかいいようがない。
電子の数
まず大前提を押さえておこう。
原子っていうのは基本、電気的に中性（＋でも－でもないってことだね）。
その原子の中にはマイナスの電荷を持った電子がある。
ということは原子の中には
その原子のマイナス分だけプラスの電荷を持った
なにかがあるはず。
このあたりは別に理系でなくても納得できるよね。
電子の質量（重さでいいかも）は
原子の中で一番軽い水素と比較しても
1/1800の重量しかない。
ということはプラスの電荷を持ったなにかが
原子って言うものの質量のほとんどを占めている。
簡単に言えば原子以外の何かの重さが
原子の重さとほぼ一緒だってことだね。
そりゃ電子が一つの原子のなかに１８００個詰まっていれば
半分近くの重さってことになるだろうけど
まずそんなことはなさそうだもの。
次にＸ線が原子の中の荷電物質（－の電子やなにか＋に帯電した物）に
ぶち当たると電磁波が発生する。
ここはそれほど考えなくていいと思うけど
そこでX線が散乱するわけだ。
加速度を持った荷電粒子が放射する電磁波の強さは
粒子の加速度の２乗に比例するっていうことがわかっている。
加速度っていうのは働いた力を質量で割ったもの
だから放射される電磁波の強さは質量の２乗に反比例する。
って深く考えなくてもいいよ
単純に質量の軽いものの出す電磁波は重いものより強いってことなんだ。
さてこの大前提を組み合わせると
原子の中にはマイナスの電荷を持った電子と
プラスの電荷を持った『なにか』がある。
電荷を持った粒子にX線が当たると電磁波が出る。
電子の出す電磁波は『なにか』の出す電磁波より1800の2乗も強い。
だから測定していけば
原子の中にいくつ電子があるのかがわかる。
そういうことなんだけど
原理はひとまずおいておこう。
ぼくには気の遠くなる話だけど
一つ一つ地道な研究を科学者たちは続けていったんだよね。
実験を重ねて科学者たちは
各々の原子に含まれる電子の数を測定しちゃったんだよ。
