Kvantesprang – universets minste endring

Gjennomgripende endringer i en bedrift, i samfunnet eller i andre sammenhenger kalles ofte et kvantesprang. Det høres stort og flott ut. Ordet stammer imidlertid fra kvantemekanikken (atomfysikk) og betegner egentlig den aller minste endringen man tenke seg inne i atomer. Og atomer er jo veldig, veldig små.

For å gi et slags bilde for hvor små atomer egentlig er finnes det en sammenligning. Og den starter med alle sandkornene på alle verdens strender. Det er veldig mange sandkorn. Det er regnet ut at det finnes flere stjerner i den kjente delen av universet enn det finnes sandkorn på alle verdens strender. Det er villt og helt umulig å fatte, men sånn er det. Og nå kommer delen om atomer: Det er flere atomer i et enkelt sandkorn enn det er stjerner i den kjente delen av universet. Så atomer er virkelig veldig, veldig små.

Inne i atomer finnes det en atomkjerne og i skyer rundt denne atomkjernen farer det bittesmå elektroner, ett eller flere elektroner i hvert atom. Det er ofte vanlig å forenkle slike elektronskyer til sirkulære "planetbaner", men atomer ser slett ikke ut som miniatyrsolsystem, men mer som popkorn (man har klart å fotografere atomer med spesielle mikroskop). Selv i forhold til atomkjernene er elektronene nærmest mikroskopiske, omtrent som dvergplaneten Pluto i forhold til sola.

Elektronskyene representerer energinivåer. Hvis et atom treffes utenfra av noe, så kan ett eller flere elektroner få høyere energi og flytte seg til andre elektronskyer inne i atomet. Atomets energinivå vil nå være ørlite høyere, men det er fortsatt det samme grunnstoffet med akkurat den samme ladningen, det har altså slett ikke endret seg vesentlig. Hvis ett sånt elektron med ekstra energi faller tilbake til et litt lavere energinivå, fortsatt inne i atomet, så frigjøres det en knøttliten pakke med energi, et kvant med energi, også kalt et foton. Det er et sånt knøttlite elektronhopp inne i et atom som kalles et kvantesprang.

Et kvantesprang er altså egentlig en knøttliten endring inne i et atom, en endring som er så liten at det knapt endrer dette atomet engang. Og et foton (et kvant) er en såpass liten energimengde at våre øyne ikke vil klare å se det. Det er først når sansecellene i øynene våre bombarderes med milliardvis med fotoner at vi kan skimte det som litt svakt lys.

Så hvordan kan det ha seg at det opprinnelige ordet fra kvantemekanikken har endret seg til å bli en voldsomt stor forandring? Det skyldes nok først og fremst at ordet sprang forbindes med noe stort og vågalt. I naturformasjoner brukes ordet om imponerende stup eller kløfter. Innen hestesport er sprangridning hester (med ryttere oppe på) som hopper over digre hindre. Og så handler det selvsagt om at kvantemekanikk er så mystisk og uforståelig for folk flest at bare det å sette fortavelsen kvant foran et ord høres flott og vitenskaplig ut. Et annet eksempel er såkalt kvantemedisin, som egentlig er ren svindel, men det høres veldig vitenskaplig ut for folk flest.