اقرأ في هذا المقال
- اكتشاف النيوترونات
- من اكتشف النيوترونات
- كيف تم اكتشاف النيوترونات
- كيف اكتشف شادويك النيوترون؟
- نتائج تجربة تشادويك
- تأثير اكتشاف النيوترون
النيوترون هو عبارة عن أحد الجسيمات الذرية، يتواجد داخل النواة في الذرات ويمتلك شحنة متعادلة أي أنه لا يمتلك شحنة، كما ويمتلك كتلة تساوي 1.67 × 10^−27 كيلو جرام.
اكتشاف النيوترونات
يمكن إرجاع اكتشاف النيوترونات إلى عام 1930 ميلادي، وذلك حينما قام الفيزيائيان النوويان الألمانيان هربرت بيكر ووالثر بوث بملاحظة أن هناك شكلاً من أشكال الاختراق الناتج من الإشعاع، قد تم إنتاجه عندما تقوم جسيمات ألفا المنبعثة من البولونيوم بالاصطدام بعناصر خفيفة نسبيًا مثل عنصر الليثيوم وعنصر البريليوم وعنصر البورون، حيث أنه لم يتأثر هذا الإشعاع المخترق بالمجالات الكهربائية الموجودة، وبالتالي كان يُفترض أنه عبارة عن إشعاع غاما.
كما أنه في عام 1932 ميلادي، لاحظ العالمان الفرنسيان فريدريك جوليو كوري وإيرين جوليو كوري هذا الإشعاع المخترق بشكل غير عادي، عندما تم وقوع حادث على شمع البارافين (أو أي مركبات أخرى غنية بالهيدروجين)، تسبب في طرد بروتونات ذو الطاقة العالية (حيث تقريبا تبلغ 5 مليون إلكترون فولت)، اقترح الفيزيائي الإيطالي إيتوري ماجورانا أنه هناك وجود لجسيم محايد في نواة الذرة، وهو الجسيم المسؤول عن الطريقة التي يتفاعل بها الإشعاع مع البروتونات.
كما واقترح إرنست رذرفورد أيضًا وجود جسيمات متعادلة في نوى الذرات في عام 1920 ميلادي، كما واقترح أيضًا وجود جسيم مشحون محايدًا، يتكون من بروتون وإلكترون يكونان مرتبطين ببعضهما البعض، في نوى الذرات، ولقد صاغ مصطلح “نيوترون” للإشارة إلى هذه الجسيمات المشحونة بشكل محايد.
من اكتشف النيوترونات
اكتشف الفيزيائي البريطاني السير جيمس تشادويك النيوترونات في عام 1932 ميلادي، حيث حصل على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1935 ميلادي عن هذا الاكتشاف، كما وأنه من المهم ملاحظة أن إرنست رذرفورد هو أول من وضع نظرية النيوترون في عام 1920 ميلادي.
كيف تم اكتشاف النيوترونات
- أطلق جيمس شادويك إشعاع ألفا على لوح البريليوم من مصدر بولونيوم، حيث أدى ذلك إلى إنتاج إشعاع مخترق غير مشحون.
- حدث هذا الإشعاع على شمع البارافين، وهو عبارة عن هيدروكربون يحتوي على نسبة عالية نسبيًا من الهيدروجين.
- تمت ملاحظة البروتونات المنبعثة من شمع البارافين وذلك عند اصطدامها بالإشعاع غير المشحون، بمساعدة غرفة التأين.
- تم قياس نطاق البروتونات المحررة، كما ودرس تشادويك التفاعل بين الإشعاع غير المشحون وذرات العديد من الغازات المختلفة.
- حيث أنه توصل إلى أن الإشعاع المخترق بشكل غير عادي يتكون عادة من جسيمات غير مشحونة لها تقريبًا نفس كتلة البروتون، حيث سميت هذه الجسيمات لاحقًا “بالنيوترونات”.
السياق التاريخي لاكتشاف النيوترون
- قبل اكتشاف النيوترون، كان نموذج الذرة المقبول هو نموذج رذرفورد، الذي اقترح أن الذرة تتكون من نواة صغيرة موجبة الشحنة محاطة بسحابة من الإلكترونات السالبة الشحنة.
- لم يتمكن هذا النموذج من تفسير بعض الظواهر، مثل كتلة الذرة التي كانت أكبر بكثير من مجموع كتلة البروتونات والإلكترونات.
كيف اكتشف شادويك النيوترون؟
- قام تشادويك بقصف عنصر البريليوم بجزيئات ألفا (α) عالية الطاقة.
- لاحظ أن هذه العملية أدت إلى انبعاث إشعاع جديد لم يكن معروفًا من قبل.
- أطلق على هذا الإشعاع اسم “الإشعاع المتعادل” لأنه لم ينحرف بواسطة المجال المغناطيسي أو الكهربائي.
نتائج تجربة تشادويك
- افترض تشادويك أن هذا الإشعاع المتعادل يتكون من جسيمات جديدة بدون شحنة كهربائية.
- أطلق على هذه الجسيمات اسم “النيوترونات”.
- أكد اكتشاف النيوترون على وجود جسيمات أخرى في نواة الذرة بالإضافة إلى البروتونات.
- ساعد هذا الاكتشاف على فهم بنية الذرة بشكل أفضل.
تأثير اكتشاف النيوترون
كان لاكتشاف النيوترون تأثير كبير على الفيزياء، حيث أدى إلى:
1- فهم أفضل لبنية الذرة.
2- تطوير نظرية جديدة للانشطار النووي.
3- تطوير أسلحة نووية.
4- تطوير تقنيات نووية سلمية مثل الطاقة النووية.
معلومات إضافية
- نال تشادويك جائزة نوبل في الفيزياء عام 1935 لاكتشافه النيوترون.
- يعتبر اكتشاف النيوترون أحد أهم الاكتشافات في الفيزياء في القرن العشرين.
