(1-4) الفصل الأول
الذرة
(1-1-4) مقدمة :
كان العلماء منذ قديم الزمان يعتبرون أن المادة تتكون من وحدات دقيقة تسمى بالذرات . وتجددت هذه النظرية على يد عالم الفيزياء " روبرت بويل " وعالم الكيمياء " لافوازييه " في القرنين السادس عشر والسابع عشر الميلاديين . وقد ورد إسم الذرة في القرآن الكريم أكثر من مرة مثلا في سورة الزلزلة وفي سورة سبأ الآية (22) ﴿ قل ادعوا الذين زعمتم من دون الله لا يملكون مثقال ذرة في السموات ولا في الأرض ومالهم فيهما من شرك وما له منهم من ظهير ﴾ .
وقد نبه القرآن إلى وجود جسيمات أصغر من الذرة في قوله تعالى في سورة سبأ الآية (3) ﴿ وقال الذين كفروا لا تأتينا الساعة قل بلى وربي لتأتينكم عالم الغيب لا يعزب عنه مثقال ذرة في السموات ولا في الأرض ولا أصغر من ذلك ولا أكبر إلا في كتاب مبين ﴾ وورد كذلك في سورة يونس الآية (61) ﴿ وما تكون في شأن وما تتلوا منه من قرآن ولا تعملون من عمل إلا كنا عليكم شهوداً إذ تفيضون فيه وما يعزب عن ربك من مثقال ذرة في الأرض ولا في السماء ولا أصغر من ذلك ولا أكبر إلا في كتاب مبين ﴾.
وهذه الآيات تتحدث عن وجود جسيمات أصغر من الذرة في القرن السادس الميلادي بينما كان العلماء الأوربيون لا يعتقدون بوجود جسيمات أصغر من الذرة منذ بداية تطور العلوم في اوربا في القرن السادس عشر الميلادي حتى جاء القرن العشرون الميلادي عندما اكتشف العلماء الالكترونات والبروتونات . ذلك أنه رغم معرفة العلماء أن المادة تتكون من ذرات إلا أن تركيب الذرة نفسها ظل سراً غامضاً حتى مطلع القرن العشرين. حيث عرف العلماء أن كل ذرة بها (Z) الكترون وأن كتلة الالكترون ضئيلة جداً مقارنة مع كتلة الذرة .
وكان العلماء يعتقدون حينها بوجود شحنات موجبة تعادل شحنات الالكترونات السالبة بالذرة . ولكي يعرف العلماء كيف تترتب الالكترونات والشحنات الموجبة في الذرة فقد قام العالم " رذرفورد " عام 1911م بتسليط شعاع من جسيمات (ألفا) ( جسيم ألفا هو نواة ذرة الهيليوم ويتكون من بروتونين ونيوترونين كما سنرى لاحقا) على غشاء رقيق من الذهب.
وافترض "رذرفورد" من النتائج التي حصل عليها من انحراف جسيمات ألفا عند مرورها خلال الغشاء أن الذرة بها نواة ثقيلة تتمركز بها الشحنة الموجبة وذلك لتنافر جسيمات ألفا الموجبة مع هذه النواة . وتوجد خارج هذه النواة الالكترونات . و بإستخدام مقدار انحراف جسيمات ألفا عند مرورها قرب النواة قدر " رذرفورد " أن قطر الذرة حوالي م بينما يبلغ قطر النواة حوالي م . أي أن قطر الذرة 10000 مرة قدر قطر النواة . وقد واجهت " رذرفورد " مشكلة وضع الالكترونات في الذرة . فلو افترض أن الالكترونات ساكنة فسوف تجذبها النواة لتلتصق معها وهذا يناقض حقيقية أن قطر الذرة أكبر بكثير من قطر النواة . أما إذا افترض أن الالكترونات تدور حول النواة فإن هذا يعني أن الالكترونات أثناء حركتها تولد مجالا مغنطيسيا وكهربيا معا مما يعني انها ستشع موجات كهرومغنطيسية (كهربية مغنطيسية) حسب تنبؤات معادلات الموجات الكهرومغنطيسية . وهذا يعني أن الالكترون سيفقد طاقة وسيؤدي الفقدان المستمر للطاقة إلى دوران الالكترون في مسار حلزوني حتى يسقط على النواة وتنهار الذرة. وهذا يتناقض مع حقيقة أن الذرة مستقرة ولا تشع موجات في حالة الاستقرار . لذا كان نموذج " رذرفورد " في حاجة ماسة لتعديل يخرجه من هذا المأزق وهذا ما فعله " نيلز بوهر " .