تتضمن الجسيمات التي تحتوي على بروتين ونيوترونات مجموعة متنوعة من العناصر الأساسية. يُقدم موقع maqall.net شرحًا مفصلًا عن تلك الجسيمات. يُعتبر الجسيم أصغر وحدة بنائية معروفة، ويشار إليه باللغة الإنجليزية بـ “Atom” والتي تعني باليونانية “غير القابل للتقسيم”. منذ العصور القديمة، طرح العلماء فرضيات ونماذج كثيرة حول الذرة، مثل نموذج دالتون ونموذج فاراداي ونموذج إيرنست رذرفورد.
أجزاء الجزيء أو الذرة
على عكس المفاهيم التقليدية، تتكون الذرة من أجزاء أصغر، وهي كالتالي:
1- اللب (بالإنجليزية: Nucleus)
اللب يُعتبر الجزء المركزي من الجسيم، حيث يشكل غالبية كتلته.
- اكتشف الفيزيائي إرنست رذرفورد وجود اللب في عام 1911.
- يتألف اللب من البروتونات والنيوترونات، وتربط بينهم قوى النواة المعروفة.
2- البروتونات
- وصف رذرفورد وجود جسيمات مشحونة إيجابيًا داخل اللب، وأسماها البروتونات.
- البروتونات تتكون من ثلاثة كواركات.
- تشكل الكواركات المكونة للبروتونات بتوزيع كمي: اثنين في الأعلى وواحد في الأسفل.
3- القاعدة
- تبلغ الكتلة الدقيقة للبروتون 1.673 × 10-27 كجم.
4- النيوترونات (بالإنجليزية: Neutrons)
- النيوترونات هي جسيمات غير مشحونة (محايدة) تم التعرف عليها من قبل رذرفورد عام 1920.
- اكتشفها الباحث تشادويك بشكل فعلي عام 1932، وتكون كتلتها أكبر بقليل من كتلة البروتون.
- تبلغ كتلة النيوترونات 1.6749 × 10-27 كجم، وتشترك أيضًا في تكوينها مع ثلاثة كواركات، لكن بتوزيع مختلف.
5- الإلكترونات
- الإلكترونات هي جسيمات سالبة الشحنة تُسحب نحو البروتونات، واكتشفها العالم البريطاني جوزيف جون طومسون (JJ Thomson) في عام 1897.
- توجد الإلكترونات في دوائر حول اللب، بحسب النموذج الذي وضعه إروين شرودينجر.
- تُعتبر كتلة الإلكترون أقل بكثير من كتلة البروتونات والنيوترونات، حيث تبلغ 9.109 × 10-31 كجم.
- يسمح فهم حركة الإلكترونات بأن نتوقع بعض خصائص الجسيم، مثل القوة ودرجة الغليان والتوصيل.
جزيئات تحتوي على بروتين ونيوترونات
- الجزيئات بصفة عامة تشمل الهياكل التي تحتوي على بروتينين ونيوترونين، وهي تعتبر جزءًا من الإشعاع المؤين.
- تتكون أيضًا من جسيمات بيتا، وهي إلكترونات.
- وتعتبر جزيئات ألفا الأنواع الأكثر خطورة بسبب قدرتها على عدم اختراق الجلد.
- غاز الرادون يعد مثالًا على ذلك، فهو يعد خطرًا كبيرًا على صحة الإنسان.
فكرة الطاقة الحرارية
- الطاقة النووية تُعتبر شكلًا من الطاقة الحرارية الناتج عن العمليات التي تحدث في لب الجسيمات.
- ممارسات مثل الانقسام النووي تعكس التفاعلات الفعالة التي تحدث على مستوى ذرية.
- إن توليد الطاقة النووية يمكن أن يتم عبر تسخين المياه، مما ينتج بخارًا يُستخدم لتوليد الكهرباء.
- ومع ذلك، فإن الآثار الجانبية للإشعاع والمفاعلات النووية تُثير جدلاً كبيراً حول تأثيراتها على الحياة.
علم الفيزياء الذرية أو الفيزياء الجزيئية
- يهتم هذا العلم بدراسة جميع مكونات المادة، بما في ذلك الجسيمات التي تحتوي على بروتين ونيوترونين.
- لا تزال العديد من المفاهيم في هذا المجال تحتاج إلى مزيد من البحث والدراسة.
الخلفية التاريخية للجزيء
- في عام 440 قبل الميلاد، اقترح ديموقريطوس أن المادة تتألف من جسيمات صغيرة تُعرف بـ “الأيوتا”.
- كما رأى أن الكون يحتوي على عدد لانهائي منها تتحرك باستمرار وتتفاعل لتشكل المادة.
- رغم أن أفكار ديموقريطوس قوبلت بالرفض من قبل العديد من العلماء، إلا أنها ألهمت أفكارًا جديدة على مر العصور.
- في عام 1803، قدم جون دالتون فرضيته النووية والتي استعان فيها بأفكار ديموقريطوس.
- بينما كشف طومسون في عام 1897 عن إمكانية فصل الجزيء، عبر نموذجه المعروف بـ “نموذج كعكة الزبيب”.
- فيما بعد، قام رذرفورد بتحديد وجود اللب الذري وتوزيع الإلكترونات حوله.
- استمر باحثون آخرون مثل نيلز بور وإروين شروينغر في تطوير الفهم حول خصائص الذرات.
- كما اكتشف موراي جيل مان وجورج زويج في وقت لاحق مكونة البروتونات والنيوترونات من كواركات.
صفات الجزيء
- تتميز الذرات بعدة خصائص، من بينها: العدد النووي والذي يحدد كمية البروتونات في اللب.
1- الجسيم المحايد
- هو الجزيء الذي تتساوى فيه كمية البروتونات مع كمية الإلكترونات.
2- الكتلة النووية
- الكتلة النووية تمثل مجموع كتلة البروتونات والنيوترونات في اللب، والتي تقاس بوحدات الكتلة النووية.
- تُعادل وحدة الكتلة النووية نصف كتلة جزيء الكربون.
- الكتلة النووية ليست موازية لكتلة الجزيء، حيث تشمل الأخيرة فقط كتلة اللب.
- وتختلف أنواع العناصر بسبب النظائر، وهي أنواع من العناصر لها نفس العدد النووي ولكن تختلف في الكتلة النووية.
- الإلكترونات تدور في مدارات حول اللب نتيجة قوى الجذب بينها وبين البروتونات.
3- دوائر الإلكترونات حول اللب
- تدور الإلكترونات حول اللب بينما تتحرك حول نفسها، وهذا يعرف باسم “الالتواء”.
- لديها مستويات طاقة مختلفة، حيث يمكن لكل مستوى استيعاب عدد محدد من الإلكترونات.
- تستقر الذرات من خلال فقدان أو اكتساب أو مشاركة الإلكترونات.
- عمومًا، تكتسب الذرات التي تحتوي على خمسة أو ستة أو سبعة إلكترونات في مداراتها الأخيرة المزيد منها.
- بينما تحتفظ الذرات ذات الأربعة إلكترونات بالتوازن في مداراتها.
قوى الاتصال
- تتكون قوى الربط بين مكونات اللب نتيجة للتعاون القوي الذي يجمع الكواركات.
- قوى النواة تظل أضعف مقارنةً بالقوى القوية التي تربط البروتونات والنيوترونات.
- لذلك تبقى النواة متماسكة رغم القوى النافرة بين البروتونات الناتجة عن التأثيرات الكهرومغناطيسية.
- مع زيادة المسافات، تتضاءل قوى الربط بسرعة. ولذلك، يظل اللب مستقرًا ما لم يتجاوز حجمًا معينًا.
نواة الرصاص 208
- تعتبر أثقل نواة مستقرة معروفة لدينا حاليًا، حيث تحتوي على 82 بروتونًا و126 نيوترونًا.
- أكبر من نواة الرصاص 208 تكون غالبًا غير مستقرة وتمثل أنواعًا من النشاط الإشعاعي.
- تقلل كتلة النواة كلما زاد تكثفها والأكسجين قد يؤدي إلى نتيجة خطرة.
- في عام 1934، بدأ العلماء في دراسة الطاقة النووية بعد اكتشاف النيوترونات وبدؤوا في استنتاج أن اللب يتكون من البروتينات والنيوترونات.
- تم تطوير العديد من الأفكار حول شدة القوى الذرية التي تثمر تأثيرات التفاعل بين الكواركات والنيوكليونات.
ولا تفوت فرصة التعرف على: