“هي أصغر مما تعتقدون بكثير”
هل تساءلت يومياً عن حجم الذرة؟ هل هي صغيرة أم كبيرة؟
بالتأكيد جميعنا يعلم أنها صغيرة جداً، لكن إلى أي درجة هي صغيرة ؟؟
تعلمون مسبقاً أن كل شيء يتكون من أجزاء صغيرة جداً تسمى الذرات. والتي بدورها تتكون من جسيمات أصغر هي البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
وقد سمعتم طبعاً أن الذرات صغيرة، ولكن نراهن أنكم لم تفكروا قط في مدى صغر حجمها.
دعونا نطرح هذا السؤال: كم عدد الذرات الموجود في حبة البرتقال؟
لنفترض أن البرتقال يتكون من ذرات النيتروجين فقط (وهذا ليس صحيح طبعاً لأنه يحوي ذرات أخرى أيضاً). سنقوم بتضخيم كل واحدة من تلك الذرات إلى حجم حبة العنب. تخيلوا معنا الآن بأي قدر من الكبر يجب أن يكون حجم حبة البرتقال. يفترض بها أن تكون بنفس حجم كوكب الأرض.
نعلم بأن ذلك جنوني لذلك سنعيد طرح الفكرة بصيغة أخرى. إذا قمنا بملء الأرض بحبات العنب (أي داخل الأرض كله حبات عنب) فسيكون عدد الحبات اللازمة نفس عدد ذرات النتروجين الموجودة في حبة البرتقال (للتذكير، البرتقال لا يتكون فقط من ذرات النيتروجين).
هل عرفتم الآن ما هو الحجم الحقيقي للذرة؟
بالتأكيد لم تعرفوا بعد، لذلك سنسرد لكم مزيداً من الأفكار الغريبة
دعونا نلقي نظرة داخل كل ذرة (أي حبة العنب). ما الذي يمكن أن نراه؟
يوجد في مركز الذرة النواة، والتي تحتوي على البروتونات والنيوترونات، ويوجد في الخارج الإلكترونات. فإذا كانت الذرة بحجم حبة العنب، فما الذي يمثله حجم النواة بالنسبة لها؟ أي ما هو الحجم الحقيقي للنواة؟
لو قمنا بفتح حبة العنب (الذرة المضخمة) وبحثنا داخلها عن النواة، فلن نستطيع رؤيتها أبداً.
حسناً، الآن يلزمنا تعديل للمثال السابق. دعونا نضخم حجم الذرة (حبة العنب سابقاً) لتصبح بحجم منزل.
حاولوا أن تتخيلوا كرة بعلو منزل بطابقين، ودعونا ننظر للنواة في مركز الذرة الجديدة، ستكون بالكاد مرئية.
ولكي تستوعب عقولنا مدى صغر حجم النواة، نحن بحاجة إلى تضخيم حبة العنب لتصبح بحجم ملعب كرة قدم. حاولوا أن تتخيلوا كرة بحجم ملعب كرة قدم.
أخيراً سنتمكن من رؤية النواة في مركز الذرة تماماً لكنها ستكون بحجم كرية صغيرة.
لدينا المزيد لنقدمه لكم
دعونا نتحدث عن الذرة بشكل موسع أكثر، إنها تحتوي على البروتونات والنيوترونات والإلكترونات. تسكن البروتونات والنيوترونات داخل النواة، وتحوي على كامل كتلة الذرة تقريباً. بينما توجد الإلكترونات على الحافة بعيداً.
فإن كانت الذرة بحجم ملعب كرة قدم، والنواة في مركزه بحجم الكرية الصغيرة، والإلكترونات موجودة على الحافة، فما الذي يوجد بين النواة والإلكترونات إذاً؟
جوابنا المثير للدهشة هو أنه يوجد بينهم مساحة فارغة.
وهذا صحيح فبين النواة والإلكترونات، هناك مناطق شاسعة من المساحات الفارغة.
تقنياً يوجد بعض الحقول الكهرومغناطيسية، ولكن من حيث الأشياء والمواد فهي مجرد فراغ.
تذكروا أن هذه المساحات الشاسعة من الفراغ هي داخل حبة العنب، والتي هي داخل الأرض، والتي هي في الحقيقة الذرات في حبة البرتقال.
حسناً بما أنه فعلياُ كل كتلة الذرة تتركز في النواة، وهناك مقدار قليل جداً من الكتلة في الإلكترونات، إذا كم تبلغ كثافة النواة؟
الجواب غريب نوعاً ما فكثافة النواة هي4×1017 (كغ /م3) أي بما يعادل 2.5×1016 (باوند/قدم3) بالوحدات الانكليزية.
مازال استيعاب الموضوع صعباً بالتأكيد.
لذلك تخيلوا معنا صندوقاً بحجم قدم مكعب (أي طوله قدم وعرضه قدم وارتفاعه قدم). والآن دعونا نأخذ كل النوى من سيارة وزنها 2 طن تقريباً. كم عدد نوى السيارات التي علينا وضعها في الصندوق ليكون له نفس كثافة النواة.
هل تكفي سيارة واحدة؟ اثنتان؟ ما رأيكم بـ 100 سيارة؟
الجواب أكبر بكثير، فسوف نحتاج إلى 6.2 مليار سيارة لتحقيق ذلك. وهذا الرقم قريب جداً من عدد سكان الأرض.
بمعنى آخر لو أن كل إنسان في كوكبنا كان يمتلك سيارة وقمنا بوضع كل هذه السيارات في الصندوق (ذو الحجم 1 قدم مكعب) عندها سيكون لدينا كثافة نواة واحدة فقط.
أخيراً ولنسهل عليكم عندما تتناقشون مع أصدقائكم حول حجم الذرة، فقط قولوا بأنها أصغر مما يعتقدون بكثير، و اعطوهم مثال حبة البرتقال الذي ذكرناه في بداية المقال.
- المصدر:
