منذ أن كانت النواة الذرية أولاً اقترح في عام 1911، افترض الفيزيائيون ببساطة أنه كان مستديرًا.
ولكن هل نوى الذرات مستديرة حقا؟ هذا الشكل بشكل حدسي منطقي ويعتقد الفيزيائيون أنه شرح على نحو مناسب القياسات المبكرة للخصائص النووية. لم يكن إلا بعد سنوات ، أول دليل على وجود صورة أكثر تعقيدًا في الظهور.
أولاً ، دعنا نستكشف بنية Atom. تتشكل من مجموعة من البروتونات والنيوترونات في وسط الذرة ، إن النواة أصغر 10000 مرة من الذرة ككل ، “مثل ذبابة في الكاتدرائية” ، قال ديفيد جنكينز، عالم فيزيائي نووي في جامعة يورك في المملكة المتحدة على الرغم من أنه يحتوي على الغالبية العظمى من كتلة الذرة ، فإن النواة نفسها لها تأثير ضئيل للغاية على خصائص الذرة للوهلة الأولى. يتم تحديد كيمياء الذرة من خلال تكوين الإلكترون ، بينما تنشأ أي خصائص فيزيائية من كيفية تفاعلها مع ذرات أخرى.
بالتوازي مع فكرة قذائف الإلكترون في الفيزياء الذرية ، اقترح العلماء في عام 1949 نموذج الصدفة النووية: يجلس البروتونات والنيوترونات في قذائف نووية مميزة ، ويمكن لمدخلات الطاقة الإضافية أن تثير هذه الجسيمات للقفز لأعلى ولأسفل بين مستويات الطاقة الثابتة.
وقال جينكينز لـ Live Science “لكن في وقت لاحق ، أصبح من الواضح أن معظم السلوك في النوى قد وصفه ما تسميه السلوك الجماعي – إنه بمثابة كائن واحد متماسك”. والنتيجة هي أن النواة ككل يمكن أن تُظهر نوعين من الخصائص: يمكن تدويرها ، أو يمكن أن تهتز.
متعلق ب: أين تحصل الإلكترونات على الطاقة لتدور حول نواة الذرة؟
يمكن أن تكتشف الطرق الطيفية هذا الدوران في معظم الجزيئات ، مما يقيس بصمة من مستويات الطاقة الدورانية المختلفة. لكن الأجسام الكروية تبدو متشابهة أيًا كان الاتجاه الذي يتم تحويله ، لذلك أنظمة متناظرة – مثل ذرات – لا تولد طيف.
“الطريقة الوحيدة التي يمكنك من خلالها رؤية دليل على الدوران في النوى هي إذا كانت النواة مشوهة” ، أوضح جينكينز. “ورأى الناس أن النواة لديها أنماط من الإثارة المعروفة باسم الأشرطة الدورية ، لذلك أشار إلى أن النواة مشوهة”.
منذ هذا الاكتشاف المذهل في الخمسينيات ، كشفت التجارب المستهدفة عن مجموعة من الأشكال النووية ، من الكمثرى إلى M & MS – والجولة هي الاستثناء وليس القاعدة. تتشكل حوالي 90 ٪ من النواة مثل كرة القدم الأمريكية-تسمى تقنيًا “مشوهًا”-في حالة طاقة أدنى ، مع قلة من المدهش التي أخذها في حالة سحق معاكسة ، تشبه M & M ، والتي تسمى Divinated.
وقال جينكينز: “لا نعرف لماذا يبدو هذا الشكل المليء أكثر ملاءمة من الشكل المفرط”. “تحتوي بعض النوى أيضًا على أشكال متعددة حتى تتمكن من إظهار واحدة في الحالة الأرضية ، ثم تضع بعض الطاقة فيها وتشوه إلى شكل آخر.”
تقتصر النواة الأكثر غرابة على شكل كمثرى على مناطق معينة من الرسم البياني النووي ، وخاصة حول الراديوم ، في حين أن النوى الكروية تقتصر بشكل عام على الذرات ذات الأرقام “السحرية” (أو القذائف الكاملة) من الجزيئات النووية. ولكن ما الذي يسبب التشوه؟
وقال “إنه من السهل أن يكون الشكل الأساسي لكائن ما لا يكون متحمسًا أو تمتد أو ممتدًا يجب أن يكون كرويًا”. بول ستيفنسون، عالم فيزيائي نووي في جامعة ساري في المملكة المتحدة “ولكن في الواقع ، في حالة النوى ، من المدهش أن يكون أي منهم كروي لأنهم يطيعون قوانين الميكانيكا الكمومية”.
ال معادلة شرودنجر – واحدة من أكثر المبادئ الأساسية في ميكانيكا الكم – يتنبأ رياضيا بكيفية تغير وظيفة موجة الكائن مع مرور الوقت ، مما يوفر بشكل أساسي وسيلة لتقدير الحركة الممكنة وموضع هذا الكائن. وبالتالي ، فإن حل هذا للنواة الذرية يوفر سحابة من الاحتمال لجميع الأماكن الممكنة التي يمكن أن تكون ، والتي ، مجتمعة ، تعطي الشكل النووي.
“إن الحلول الأساسية لمعادلة شرودنجر لا تبدو كروية – ستحصل على هذه الأشكال التي تذهب في دائرة ، لكنهم يبدأون في التلويح” ، أوضح ستيفنسون. “لذلك لأن حلول الوظائف الموجية الكمومية هذه لها عدم تناسق نفسها ، فإنها تجعل الجسيمات في النواة أكثر عرضة للإشارة في اتجاه واحد.”
بالنسبة للنواة الكروية النادرة ، يحدث هذا التموج لإلغاء. لكن العلماء لا يفهمون بعد السبب – أو إذا كان هناك واحد – لماذا تكون بعض هذه الأشكال المشوهة أكثر شيوعًا من غيرها.
وقال جينكينز “هذا ينقل إرثا”. “إنه انعكاس كامل من كيفية إدراك الناس في الأصل ، ولا يزال هناك الكثير من الأسئلة المفتوحة.”
نشر لأول مرة على: www.livescience.com
تاريخ النشر: 2025-05-31 12:00:00
الكاتب:
تم اقتباس هذا الخبر من المصدر التالي:
www.livescience.com
وقد نُشر الخبر لأول مرة بتاريخ: 2025-05-31 12:00:00
يود موقع “بتوقيت بيروت” التوضيح أن الآراء والمعلومات الواردة في هذا الخبر لا تعبّر بالضرورة عن موقف الموقع، وتبقى المسؤولية الكاملة على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم أحيانًا اعتماد الترجمة التلقائية عبر خدمة Google لتوفير هذا المحتوى.
ظهرت المقالة لماذا ليست جولة نواة الذرة؟ أولاً على بتوقيت بيروت | اخبار لبنان والعالم لحظة بلحظة 24/24 تابعونا.
