تجارب رذرفورد وبنية الذرة

اتضحت الطبيعة الفيزيائية الدقيقة للذرات من سلسلة من التجارب الأنيقة التي أجريت بين عامي 1895 و 1915. وأبرز هذه الإنجازات كانت تجربة إرنست رذرفورد Ernest Rutherford الشهيرة عن تشتت أشعة آلفا عام 1911، والتي أثبتت ما يلي: - كل كتلة الذرة تقريبًا توجد داخل نواة صغيرة (وبالتالي كثيفة للغاية) تحمل شحنة كهربائية موجبة وحسب قيمتها تتمايز العناصر؛ وتُعرف بالرقم الذري للعنصر. - كل حجم الذرة تقريبًا يتكون من مساحة فارغة تتواجد فيها الإلكترونات، الحاملات الأساسية للشحنة الكهربائية السالبة. الكتلة الصغيرة للغاية للإلكترون (جزء من 1840 جزء من كتلة نواة الهيدروجين) تجعله يتصرف كجسيم كمي، مما يعني أنه لا يمكن تحديد موقعه في أي لحظة، وأفضل ما يمكننا فعله هو وصف سلوكه من حيث احتمال ظهوره في أي نقطة في المكان. من الشائع (ولكنه مضلل إلى حد ما) وصف حجم المكان الذي يوجد فيه احتمال كبير لإلكترونات الذرة أن يتم العثور عليها كسحابة إلكترونية؛ وفي الحقيقة لا توجد للسحابة حدود خارجية محددة، وكذلك الذرة. نصف قطر الذرة يجب أن يتم تحديده بشكل تعسفي، مثل الحد الذي يمكن أن يوجد فيه الإلكترون باحتمال 95٪. يتراوح نصف القطر الذري عادة بين 30 و 300 بيكو متر. تتكون النواة نفسها من نوعين من الجسيمات؛ البروتونات، وهي حاملة شحنة موجبة في النواة. وشحنة البروتون هي بالضبط نفس شحنة الإلكترون، لكن بشارة معاكسة. هذا يعني أنه في أي ذرة [متعادلة كهربائيًا] ، تتم موازنة عدد البروتونات في النواة (غالبًا ما يشار إليها باسم الشحنة النووية) بنفس عدد الإلكترونات خارج النواة. الجسيم النووي الآخر هو النيوترون. وكما يوحي اسمه، لا يحمل هذا الجسيم أي شحنة كهربائية. كتلته هي تقريبا نفس كتلة البروتون. وتحتوي معظم النوى على أعداد متساوية تقريبًا من النيوترونات والبروتونات، لذلك يمكننا القول أن هذين الجسيمين معًا يمثلان كل كتلة الذرة تقريبًا. — المصدر: منشور على صفحة «مركز براهين» في فيسبوك https://www.facebook.com/braheen.org/posts/pfbid0bAnbSmMTKUXZQbNF69W3QLB1E6jTYkqQjsrFcS4huL4jmku8vcTP7eG4G5T9SQNkl