الذرات... أفكار العلماء

بعض الأفكار العلمية الكبرى في الفترة بين 1900 و 1920 دارت حول أصغر الأشياء في الكون، حسبما ارتأه العلماء حينئذ ٍ (الذرات) . لكن باستخدام المعدات الكهربائية المستحدثة العالية القدرة في تجاربهم، تبين للعلماء أن الذرات ليست أصغر الجسيمات في الطبيعة، بل هي تتألف من جسيمات أصغر أسموها الجسيمات دون الذرية.      

 * دواخل الذرة:

 - حوالي العام 1910، أدرك العلماء أن الذرات تتألف من جسيمات أصغر كثيرا – تعرفوا منها ثلاثة أنواع هي  : بروتونات موجبة الشحنة الكهربائية، وإلكترونات سالبة الشحنة الكهربائية، ونيوترونات متعادلة الشحنة . لكن منظورهم تباين حول ترتيب هذه الجسيمات في الذرة، فكان لهم في ذلك نظريات وحجج مختلفة.

 - فقد ارتأى إرنست رذرفورد أن البروتونات والنيوترونات متجمعة معا في منطقة مركزية من الذرة هي النواة ، وأن الإلكترونات تدور حول النواة كالكواكب في مداراتها حول الشمس . وأضاف نيلز بور إلى هذا المنظور أن الإلكترونات تدور عادة على أبعاد معينة من النواة، في مناطق سماها (غلافات إلكترونية) لكنها قد تقفز أحيانا من غلاف إلكتروني إلى آخر (بفعل الطاقة). وهذا المنظور هو المعتمد حاليا.

 * منظور الذرة - كقرصة كعك بالزبيب :

 - حوالي عام 1900 كان منظور الذرة كقرصة كعك بالزبيب لجوزيف جون طومسون (1856-1940) أحد التصورات الشائعة حول بنية الذرة. فقد ارتأى طومسون، وهو الذي اكتشف الإلكترونات عام 1897، أن الذرة نطاق، أو جو عام من الشحنات الموجبة تنتثر فيه الإلكترونات- كالزبيب المختلط في قرصة الكعك. 

- نشأ إرنست رذرفورد (1871-1937) في نيوزيلندا لكنه أجرى معظم أبحاثه في إنكلترا . ففي العام 1911، كان رذرفورد أول من ارتأى أن في الذرة منطقة مركزية كثيفة - هي النواة . وهو أيضا اكتشف البروتون الجسيم دون الذري الموجب الشحنة. وفي العام 1919 حقق فريقه فلق الذرة مخبريا للمرة الأولى في التاريخ.

 - ارتأى الفيزيائي الدانمركي نيلز بور (1885-1952) أن الإلكترونات لا تجول هائمة(مبعثرة) في الذرة ، بل تدور على أبعاد ثابتة من النواة . وكان هذا تطبيقا مبكرا للمفهوم العلمي المسمى نظرية الكًمّ (الكم الرئيس والكم الفرعي والكم المغناطيسي والكم الفرعي ) ومن هنا كانت البداية الأولى لعملية التوزيع الالكتروني الحديث.

* أينشتين والنسبية:

 - منذ أواخر القرن السابع عشر استخدم العلماء أفكار وقوانين إسحق نيوتن لتعليل الجاذبية والطاقة وحركات الأجسام – من الذرات إلى الكواكب . وفي العام 1905، نشر ألبرت أينشتين مقالا علميا حول (النسبية الخاصة) كان من شأنه تبديل تلك الأفكار وتغييرها إلى الأبد. ثم أتبعه عام 1915 بمقال آخر عن النسبية العامة ارتأى فيه أن لاشيء ثابت في المطلق، ولا حتى الزمن. وأن كل شيء تقريباً نسبي، ويعتمد بخاصة على سرعته. فبازدياد سرعة تحرك أي جسم يغدو مرور الزمن بالنسبة له أبطأ. فلو تسافر في رحلة فضائية فائقة السرعة لمدة سنة مثلاً، فقد يكون انقضى سنتان على الأرض عندما تعود إليها.

 - ترتئي النظرية النسبية أيضاً أن الجاذبية الفائقة القوة، كتلك المتواجدة على مقربة من أحد النجوم، يمكنها (حَنيُ) الحيز الفضائي، بحيث تتقوس الخطوط المستقيمة – فلا شيء ثابت في الكون سوى سرعة الضوء التي تبلغ 300000 كيلومتر في الثانية.

 - تأكدت صحة النظرية النسبية لأينشتين عندما رُصد انحناء أشعة الضوء من نجم بعيد أثناء مرورها على مقربة من الشمس .

 والى وقتنا الحاضر ما زالت البحوث العلمية تجرى انطلاقا من النظرية النسبية لأينشتين وذلك محاولة في اختراق المعقول والسفر عبر الزمن .