350-årsjubileum, Teknik

Rydbergs formel var startpunkten för kvantmekaniken

Formeln som togs fram av fysikprofessorn Janne Rydberg och innehåller den berömda ”Rydbergs konstant” lade grunden för Niels Bohrs atommodell och senare kvantmekaniken. Den nya förståelse som kvantmekaniken har gett oss har i sin tur lett till tillämpningar som lasrar, lysdioder och halvledarkomponenter som finns i våra datorer, för att nämna några.

Janne Rydberg

Janne Rydberg har fått en konstant uppkallad efter sig. Foto: UB

Johannes ”Janne” Rydberg (1854-1919) studerade spektrallinjerna, det vill säga ljus med specifika färger eller våglängder som emitteras från eller absorberas av olika grundämnen. Han upptäckte en regelbundenhet i vågtalen av spektralserierna.

Efter idogt arbete fann Janne Rydberg 1888 en formel med vilken vågtalen i olika alkalimetallers spektra kunde beräknas. Formeln innehåller en universell konstant, som kallas Rydbergs konstant.

–  Vad Rydberg fann var en matematisk formel som stämde med de mönster som bildas av spektrallinjerna och som forskarna redan på Rydbergs tid kunde studera i laboratoriet. Varför formeln stämde så väl som den gjorde kunde Rydberg inte förstå då, säger Anne L’Huillier, professor i atomfysik.

Rydbergs formel är historiskt betydelsefull eftersom den ledde nobelpristagaren Niels Bohr till sin, förvisso inte helt korrekta, atommodell. Den i sin tur ledde till utvecklandet av kvantmekaniken, men detta skedde efter Rydbergs död, berättar Anne L’Huillier.

Kvantmekaniken är en övergripande teori som beskriver de fundamentala fysikprocesserna på atomära och subatomära nivåer. Den utvecklades 1925–1926 av Erwin Schrödinger, Paul Dirac och en rad andra stora fysiker.

– Att förstå fysiken bakom Rydbergs formel var en motivation för dessa forskare. Det är fortfarande samma teori som vi använder idag för att beskriva och förstå materia, säger Anne L’Huillier.

Den ökade förståelsen av naturen som kvantmekaniken har lett till har i sin tur möjliggjort många tillämpningar i dagens vardagsliv, exempelvis lasrar, atomur och GPS, supraledande magneter samt magnetisk resonanstomografi – en teknik som idag finns på våra sjukhus.

– Idag läser studenter världen över om Rydbergs formel i kurser som handlar om atomfysik och kvantmekanik. Rydbergs konstant används av forskare i vitt skilda områden av modern naturvetenskap. Det han gjorde var väldigt viktigt för vetenskapen, säger Anne L’Huillier om en av Lunds universitets mest namnkunniga professorer – om vilken det sägs att han under sin livstid hyllades mer utomlands än i sitt eget hemland.

Tiina Meri

Se resten av artiklarna i jubileumstemat