ماذا يوجد داخل نواة الذرة ؟ يوجد البروتونات والنيوترونات وهي الجسيمات الثقيلة الشهيرة لنواة الذرة. النواة أصغر بكثير من الذرة ، لكنها كثيفة وثقيلة جدًا. تدور الإلكترونات حول النواة بعيدًا ، مما يخلق مساحة فارغة كبيرة في الذرة.
تتركز معظم كتلة الذرة في نواتها. نواة الذرة محاطة بإلكترونات صغيرة وخفيفة للغاية تدور حول الذرة ولكنها لا تزعج المساحة الفارغة الكبيرة بين النواة وحدود الذرة. للحصول على صورة واضحة لنواة الذرة ، يجب على المرء أولاً معرفة ما يحدث مع الإلكترونات وبقية الذرة.
الإلكترونات حول نواة الذرة
للإلكترونات مداراتها المحددة ، وهي S ، P ، D ، F ، ثم G. كل مدار عبارة عن غلاف كروي ، والأسماء مشتقة من طيف الضوء المنبعث من هذه المدارات ، ووصف خصائص الخطوط الطيفية. حقيقة أخرى عن الإلكترونات هي أنها موجودة في كل مكان تسمح به قوانين الكم.
في ذرة الكربون ، على سبيل المثال ، هناك ستة إلكترونات. اثنان منهم يحتلان قشرة كروية في وسط الذرة ، والأربعة المتبقية موزعة في خليط من القذائف الكروية وثلاث قذائف مفصصة. في نفس الوقت ، لديهم شحنة كهربائية سالبة. وبالتالي ، فإن النواة محاطة بشيء مثل سحب الشحنة السالبة ، والإلكترونات الموجودة في كل مكان ، ولكنها لا تملأ الفراغات. تساعد الإلكترونات في تكوين الجزيئات.
روابط الإلكترون بين الذرات
إذا اقتربت ذرتان من الكربون بدرجة كافية ، فإن أقرب إلكترونين لهما يتفاعلان وينشئان رابطة واحدة. تسمى هذه الرابطة رابطة سيجما في الكيمياء. ثم تنحني الروابط وتتصل ، مما يخلق “ رابطة بي ” تبدو إلى حد ما مثل الأشجار التي تربط الفروع العليا عبر الشارع.
تصبح الروابط أكثر تعقيدًا في المواقف المختلفة ، وهذا خارج نطاق هذه المقالة. ومع ذلك ، يبقى شيء واحد ثابتًا في كل هذه الروابط: لا تزال الإلكترونات مشتتة في سحابة ضخمة نسبيًا حول نواة كثيفة للغاية ، ولا يزال هناك الكثير من الفضاء الفارغ. تجمع الحقول الكهربائية وسحب الإلكترون هذا الفراغ الشاسع معًا. ماذا يوجد داخل نواة الذرة إذن؟
البروتونات والنيوترونات
تتكون نواة الذرة من البروتونات التي اكتشفها إرنست رذرفورد في عام 1920 ، والنيوترونات التي اكتشفها جيمس تشادويك عام 1932. تشبه كل من البروتونات والنيوترونات كرات صغيرة . كلا الجسيمين ملتصقان ببعضهما البعض في النواة.
عندما يتم تسخين الذرة ، فإنها تشع الضوء المرئي ، ولكن عندما يتم تسخين النواة ، فإنها تصدر أشعة جاما.
جاما هي طاقة 100000 أو حتى مليون مرة أكثر من الضوء المرئي. تحاول العديد من النماذج وصف كيف تتصرف جزيئات النواة ، لكن نموذج الغلاف كان الأكثر نجاحًا حتى الآن. يضع البروتونات والنيوترونات في أغلفة طاقة مختلفة لوصف انبعاث جاما. هل هذا يعني أن البروتونات والنيوترونات عبارة عن كرات صغيرة صلبة؟
داخل البروتونات والنيوترونات
- في الخمسينيات من القرن الماضي ، أدرك العلم أن البروتونات والنيوترونات تتكون من جسيمات أصغر. بعد بضع سنوات ، في عام 1964 ، قدم الفيزيائي الأمريكي موراي جيل مان الكواركات. لم يكن يعرف عدد أنواع الكواركات الموجودة ، ولكن اليوم هناك ما لا يقل عن ستة كواركات مكتشفة: علوي ، سفلي ، ساحر ، غريب ، علوي ، وأسفل.
- الكواركات العلوية والسفلية موجودة داخل البروتونات والنيوترونات. الأربعة الأخرى لها عمر قصير جدًا وتوجد فقط في مسرعات الجسيمات. يحتوي البروتون على كواركين علويين وكوارك سفلي واحد. من ناحية أخرى ، يحتوي النيوترون على كوارك علوي واحد وكواركان سفليان. ما يربط هذه الكواركات معًا في كرة قياس واحد فيمتومتر هو أقوى قوة تم اكتشافها حتى الآن: القوة الشديدة.
- إذا اعتبر البروتون كرة سلة ، فسيكون كل كوارك أصغر من حبة الرمل. وبالتالي ، فإن الكثير من البروتونات والنيوترونات هي أيضًا مساحة فارغة ، في حين أن الكواركات تقترب من سرعة الضوء.
- تحتوي النوى الصغيرة على جسيمات صغيرة جدًا بحيث لا تستطيع أجهزتنا الأقوى والأكثر دقة رؤيتها. في الوقت نفسه ، تمتلك أقوى قوة على الإطلاق في المساحات الفارغة والجسيمات فائقة الصغر التي تسمى الكواركات.
المصادر :
- thegreatcoursesdaily
- Image by Memed_Nurrohmad from Pixabay
