#انقلاب_علمی #کوانتوم #تکانه_زاویه‌ای #بور #مکانیک_کوانتومی

🟡 انقلاب‌های فیزیک (قسمت ۲۱):

🟢 اتم‌ها این شکلی هستند...

در قسمت قبل، سیر پیشرفت تصویر ذهنی ما از درون اتم تشریح شد. در خط زمانی، در اوایل قرن ۲۰ میلادی هستیم، جایی که بحث بر سر مسئله‌ی پایداری اتم‌ها بسیار داغ است. هر تصویر کلاسیکی‌ای از اتم‌ها،‌ که از طرفی با مشاهدات هم سازگار باشند، به شکست می‌انجامید. تا اینکه یک دانشمند دانمارکی، با ارائه‌ی فرضیه‌ای، تصویری کاملاً نو و البته عجیب و غریب، از اتم‌ها ارائه‌ داد.

«نیلز بور»، سعی کرد تا باز پای کوانتوم‌ها را به میان بکشد، منتها این دفعه کوانتوم انرژی در کار نیست. بور، فرض کرد که یک بار مثبت بسیار کوچک در مرکز اتم قرار دارد و الکترون‌ها در اطراف این بار مثبت قرار دارند. تا اینجا، تصویر مشابه تصویر رادرفورد است. اما بور فرضیه‌ی جدید ارائه کرد، که امروزه معروف است که «فرضیه‌ی بور» و آن این است که الکترون‌هایی که در اطراف بار مثبت می‌گردند، تنها می‌توانند در مدارهایی که از قبل مشخص شده است، حضور داشته باشند. در واقع او فرض کرد که «اندازه‌ی حرکت زاویه‌ای الکترون‌ها، یک کمیت گسسته است و ضریبی از ثابت پلانک است».

در ادامه، بور توضیح می‌دهد که وقتی یکی از این الکترون‌ها، انرژی‌ای درست به اندازه‌ی اختلاف انرژی این مدارها از هم دریافت کند، از مدار با انرژی پایین‌تر به مدار با انرژی بالاتر خواهد رفت. ضمناً، اگر یکی از این الکترون‌ها از مداری با انرژی بالاتر به مداری با انرژی پایین‌تر بیاید، یک فوتون با انرژی‌ای درست به اندازه‌ی اختلاف انرژی این دو مدار ساتع می‌کند.

این فرضیه و این توضیحات، که در سال ۱۹۱۳ ارائه شد، به ناگاه بسیاری از مشاهدات و آزمایش‌ها بر روی اتم‌ها را توضیح داد. خطوط تاریک فرانهوفر اتم هیدروژن، طیف گسیلی و جذبی لامپ هیدروژن، و بسیاری مشاهدات دیگر را. از آن مهم‌تر، دیگر اتم‌ ما پایدار است و الکترون‌ها بر روی هسته سقوط نمی‌کنند. اما هنوز توضیح جامع‌تری لازم است. فرضیه‌ی بور از کجا آمده است؟ چه نظریه‌ای، فرضیه‌ی بور را به عنوان یک نتیجه به دست می‌دهد؟ از آن مهم‌تر، فرضیه‌ی بور تنها در مطالعه‌ی اتم هیدروژن موفق عمل کرد، و اتم‌های دیگر را نمی‌تواند توضیح دهد. بنابراین، قدم بعدی باید ارائه‌ی یک نظریه‌ی جامع‌تر باشد، تا بتواند این ساختار وصله پینه‌ای را به هم پیوند داده، و پدیده‌های کوانتومی را تحت یک چارچوب جامع مطالعه کند.

💭 این داستان ادامه دارد...

🖋 نویسنده: مهدی فراهانی

⚛️ کانال تکامل فیزیکی
@physical_evolution