#انقلاب_علمی #الکترومغناطیس #اتر #لورنتس #مکانیک_کلاسیک

🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۲۰):

🟢 اتم‌ها چه شکلی هستند؟

درون اتم‌ها چه شکلی است؟ این سوال مهمی بود که سال‌های سال در ذهن فیزیکدانان مطرح بود، بدون اینکه پاسخ مشخصی برای آن داشته باشند. در ابتدا، تامسون سعی کرد که مدلی ارائه کند. او با توجه به اینکه آزمایش‌های زیادی با الکترون‌ها انجام داده بود، با خود فکر کرد که در درون اتم‌ها، این بارهای منفی به صورت جایگزیده وجود دارند و دریاچه‌ای از بارهای مثبت آن‌ها را احاطه کرده است. شاید باریکه‌های الکترون‌های موجود در لامپ پرتو کاتدی، که تامسون بارها با آن آزمایش انجام داده بود، وی را قانع کرد که الکترون‌ها باید ذره‌ای باشند. این مدل، معروف شد به مدل «کیک کشمشی».

سال‌های بعد، رادرفورد، سعی کرد تا این فرضیه‌ی تامسون را با آزمایش بسنجد. او ورقه‌ای بسیار نازک از طلا را آماده کرد و این ورقه را با ذرات باردار مثبت، بمباران کرد. سپس به نحوه‌ی پراکندگی این ذرات باردار مثبت توجه کرد. او متوجه شد که تعداد بسیار زیادی از این ذره‌های باردار مثبت، بدون هیچ تغییر جهتی، در ورقه‌های طلا عبور می‌کنند. تعدادی بسیار کمی از این ذرات به صورت عمودی بازخواهند گشت. به نظر شما این مشاهده چه معنی‌ای می‌دهد؟

روشن است که اگر مدل تامسون درست می‌بود و بار مثبت همچون دریاچه‌ای در میان بارهای منفی بود، باید تعداد بسیار زیادی از ذرات باردار مثبت به سمت عقب برمی‌گشتند (به دلیل دافعه‌ی الکتریکی بین بارهای همنام). اینکه تعداد بسیار کمی به عقب باز گشتند، نشان می‌دهد که حجم بسیار کوچکی از اتم را بار مثبت پر کرده است. اینکه تعداد زیادی از این ذرات مثبت از درون این ورقه طلا بدون هیچ تغییر جهتی گذشتند، نشان می‌دهد که حجم عظیمی از اتم‌ها فضای خالی است و همچینن نشان می‌دهد که الکترون‌ها بسیار سبک هستند و نمی‌توانند تأثیر زیادی بر ذرات باردار مثبت بگذارند و جهت‌شان تغییر دهند. به همین ترتیب، تصویری که از فضای درون اتم‌ها داشتیم، ناگهان زیر و رو شد.

رادرفورد،‌ نتیجه گرفت که، بارهای مثبت درون اتم‌ها در یک حجم کوچک در هسته‌ی این اتم‌ها جای دارند و ذرات با بار منفی در اطراف این هسته در حال گردش هستند، همچون منظومه‌ی شمسی. ولی همین‌جا اشکالی پیش می‌آيد. طبق نظریه‌ی الکترومغناطیس، ذرات بارداری که در حال حرکت شتابدار هستند، از خود تابش الکترومغناطیسی ساتع می‌کنند و رفته رفته انرژی‌شان کم می‌شود. الکترون‌ها اگر به دور هسته‌ها در گردش باشند، این حرکت شتابدار است و قطعاً باید از خود تابش ساتع کنند. و با از دست دادن انرژی، به هسته‌ی اتم نزدیک و نزدیک‌تر شوند تا سرانجام بر روی هسته سقوط کنند. به این ترتیب، اتم‌های عالم در عرض کمتر از یک ثانیه، باید بر روی فرو می‌پاشیدند! ولی اتم‌ها پایدارند.

چطور ممکن است اتم‌ها پایدار باشند. نظریه‌ی الکترومغناطیس به وضوح می‌گوید که نباید پایدار باشند. آیا باز هم باید کوانتوم‌ها به کمک ما بیایند؟

💭 این داستان ادامه دارد...

🖋 نویسنده: مهدی فراهانی

⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution