غاية التعليمية يكتُب.. من المعادن غير القابلة للتدمير، مثل التنغستن، إلى السحب الرقيقة في السماء، تشكل الذرات كل شيء من حولنا، لكن هل تتلامس تلك الذرات حقًا؟ كما هو الحال مع معظم الموضوعات في الفيزياء الذرية، فإن الإجابة أكثر تعقيدًا من المتوقع.

اخر الاخبار العاجلة عبر غاية التعليمية أخبار محلية ودولية، وكذلك أخبار الر ياضة وخاصة كرة القدم يلا كورة و يلا شوت اليوم.

بحسب كريستوفر بيرد بوصفه أستاذًا مشاركًا في الفيزياء من جامعة إيه آند إم غرب تكساس، يجب أولًا تحديد معنى التلامس قبل التمكن من إجابة هذا السؤال. إذ يقول في بريده الالكتروني لموقع Live Science:

«على المقياس البشري، عندما نقول أن جسمين يتلامسان نعني وجود السطح الخارجي المحدد جيدًا لجسم ما في نفس موقع السطح الخارجي المحدد جيدًا للجسم الآخر».

لكن هذا النمط من التلامس لا معنى له حقًا على المقياس الذري، لأن الذرات لا تحتوي على سطوح خارجية محددة جيدًا. فالذرة ليست جسمًا صلبًا ولا أصغر وحدة معروفة للعلماء، وإنما تتكون من عدة جسيمات مختلفة تتفاعل وفقًا لقواعد محددة.

الذرة في جوهرها نواة محاطة بسحابة من الإلكترونات، لكن نظرة فاحصة تكشف أن النواة تتكون من البروتونات والنيوترونات، التي تتكون بدورها من جسيمات تسمى الكواركات والغلونات.

تحتوي ذرات العناصر المختلفة على أعداد مختلفة من البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. فتحتوي ذرة الهيدروجين مثلًا على بروتون واحد وإلكترون واحد ولا تحتوي على نيوترونات أبدًا، بينما يحتوي اليورانيوم على 92 بروتونًا و 92 إلكترونًا ونحو 146 نيوترونًا. وقد تختلف أعداد النيوترونات في عنصر ما اعتمادًا ما يسبب اختلاف النظائر من نفس العنصر.

قال بيرد إن سحابة الإلكترونات الذرية تجعل تحديد حد دقيق للتلامس صعبًا، وبدلًا من ذلك، من المفيد تعريف التلامس بأنه النقطة التي تؤدي إلى تأثير فيزيائي أو كيميائي، مثل إنشاء روابط كيميائية. وأوضح بيرد أن ذلك قد ينشأ عن تداخل كبير للسحب الإلكترونية للذرات.

أوضح بيرد أيضًا أن الذرات تتلامس عندما تتداخل المدارات الإلكترونية لذرة ما بدرجة كافية مع المدارات الإلكترونية لذرة أخرى، لتبدأ عندها التأثيرات الفيزيائية أو الكيميائية بالحدوث.

وربما يكون هذا أحد أفضل التعريفات للتلامس على المقياس الذري. ويمكن تحقيق هذا التلامس بين الذرات نتيجة لقوى مختلفة، منها الكهرومغناطيسية والجاذبية وميكانيكا الكم. وأوضح بيرد أن السوائل والمواد الصلبة تتلامس عادة بتكوين روابط كيميائية، وتتلامس الغازات بارتداد بعضها عن الآخر.

قال تشيكوان صن بوصفه مرشحًا للدكتوراه من مركز الفيزياء النظرية في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا:

« قد يحدث شكل آخر من أشكال اللمس عندما تصطدم الجسيمات بسرعات عالية، كما هو الحال في مسرع الجسيمات مثل مصادم الهادرون الكبير في سويسرا … عندما تصطدم الذرات ببعضها بطاقة عالية بما يكفي لتتداخل سحبها الإلكترونية، قد تتعرض النوى لتصادمات مرنة أو غير مرنة. إذا كان التصادم مرنًا، تغيّر النواة ببساطة الاتجاهات وتجد إلكتروناتها مرة أخرى لتصبح نفس الذرة التي كانت عليها. إذا اصطدمت النواة اصطدامًا غير مرن، فإنها تنقسم إلى بروتونات ونيوترونات وقد تشكل نوى مختلفة».

في CERN (المنظمة الأوروبية للبحوث النووية)، تصطدم الجسيمات بطاقات عالية جدًا لكسر الجسيمات وتكوين جسيمات دون ذرية جديدة، مثل بوزون هيغز. من المحتمل أن تصادمات مماثلة قد حدثت في بداية الكون.

أشار بيرد أخيرًا إلى أن الذرات لا تتلامس بنفس الطريقة التي يتلامس بها البشر. لكن اللمس الذري هو ما يشكل الحياة كما نعرفها، وأوضح بيرد أنه لا يمكن للكرسي أو الصخرة أن تتماسك على شكل كرسي أو صخرة إذا لم تتلامس ذرات الجسم مع بعضها بروابطها الكيميائية.

تنشأ جميع التأثيرات المادية عن شكل من أشكال تلامس الذرات مع بعضها، ومن ضمنها التفاعلات الكيميائية والاهتزازات والموجات الصوتية والحرارة وما إلى ذلك.

اقرأ أيضًا:

التقاط صورة لذرة واحدة منفردة بواسطة التصوير بالأشعة السينية

تأثير كمي غريب يسمح لنا بالنظر بعمق في قلب نواة كل ذرة ورؤيو ما بداخلها

ترجمة: لور عماد خليل

تدقيق: نور حمود

مراجعة: محمد حسان عجك

المصدر