رحلة الكون عبر الزمان(16) ]داخل نواة الذرة

سامح سعيد عبود

الحوار المتمدن-العدد: 2697 - 2009 / 7 / 4 - 09:37
المحور: مواضيع وابحاث سياسية
    

حتى هذه اللحظة كنا مازلنا على عتبة الذرة ، حيث القشرات التى تتواجد بها الإلكترونات ، وآن لنا أن نطرق باب أنوية الذرات ، و التى تتركز فيها كتلة الذرة ، وبمقارنة حجم النواة وحجم الذرة فان هذا سيكون أشبه بمقارنتنا عملة معدنية صغيرة بدائرة يبلغ قطرها كيلو متر ، ففى الحقيقة أن الوجود الذى نعرفه الآن شفافا جداً للاشعاعات ، فتكونه من ذرات تتركز كتلتها فى النوى الصغيرة بالنسبه للفراغ الشاسع للذرة ، التى تتواجد فيها الإلكترونات فى مستويات طاقاتها المختلفة، والمسافات الشاسعة بين النجوم و الكواكب والمجرات يؤكد هذة الحقيقة.
ولعل أول ما سيقابلنا من حقائق حول النواة ، إنها تبدو لنا أحيانا ، كقطرة سائلة فى لحظات إستثارتها ، وأحيانا أخرى تبدو لنا كبناء معقد من القشرات شأنها شـأن الذرة ، وذلك فى لحظات هدوءها ، و لعلك لاحظت ان هذا ثانى إزدواج فى طبيعة كائن مادى قد عرفته خلال رحلتك عبر الطبيعة حتى الآن ، فقد كان الازدواج الأول هو الطابع (الجسمى /الموجى) للجسيم الأولى ، فالأزدواجية فى طبيعة الكثير من الكائنات المادية هى دليل على التركيب المعقد لهذه الكائنات المادية مهما صغرت ، مما يجعل جوهر هذه الكائنات المادية المعقدة ، يفصح عن نفسه فى مظاهر متنوعة ومتناقضة ، فطبيعة النواة فى كلتا حالتيها ، تتوقف على طبيعة العلاقات المتبادلة بين مكوناتها الداخلية والمؤثرات الخارجية عليها ، فلو كانت هذه المكونات تتمتع بعلاقات هادئة مستقرة فانها ستسلك سلوكا معينا ، يوحى لنا بأن مكوناتها تنتظم بشكل معين كما لو كانت قشرات تلى قشرات ، وفى كل قشره يتواجد 2 بروتون +2نيوترون ، وهو ما يشكل نواة ذرة هيليوم ، أما لو كانت هذه المكونات تعانى من عدم الاستقرار فيما بينها ، فأنها ستبدو كما لو كانت قطرة سائل من النيوترونات و البروتونات المستثارة.
وكما تنتظم الإلكترونات فى قشرات حول النواة تتشبع بشكل معين ، فان مكونات الأنوية الأكثر تعقيداً تنتظم فى مجموعات رباعية من البروتونات والنيوترونات ، ولذلك تتمتع الذرات التى تقبل أعداد بروتوناتها القسمة على أربعة بدرجة إستقرار عالى فى الطبيعة ، و بالتالى تتواجد بانتشار أوسع ، وهذه الحقيقة تفسر لنا لماذا يصبح أحد نواتج النشاط الاشعاعى ، نواة ذرة الهيليوم ذات البروتونين والنيوترونين ، إذ إنه فى هذه الحالة تقذف النواة المشعة بمجموعة رباعية كاملة.
وكما قد عرفنا من قبل كيف أن الجسيمات الأولية ، تتحول من أنواع معينة لأنواع أخرى مختلفة تماما ، وكيف تتحلل لمكوناتها الأولية ، وكيف تتركب من هذه المكونات ، فأننا لابد وأن نعرف أن الذرات بدورها تتحلل لمكوناتها الأولية وتتركب من هذه المكونات ، وتتحول من نوع لآخر سواء بفعل الطبيعة أو بتأثير الإنسان ، سواء من خلال عمليات النشاط الاشعاعى أو التفاعلات النووية سواء أكانت إنشطار لنوى الذرات أو إندماج فيما بينها ، كما تتحلل أيضا الجزيئات لمكوناتها الأولية من ذرات و تتركب من هذه الذرات بالتفاعلات الكيميائية المختلفة.
كيف نحول المعادن الرخيصة إلى ذهب
كان حلم الكيميائيين القدامى هو إيجاد حجر الفلاسفة الذى يحول المعادن الرخيصة لمعادن نفيسة ، وقد ظل هذا لديهم مجرد حلم لم يتحقق بوسائلهم غير العلمية ، الا أن الانسان أخيراً استطاع معرفه سر تحولات العناصر ، والتحكم فيها عمليا، وليس ذلك فحسب بل وقد تأكد كذلك من أن حلم الكيميائيين القدامى كان يتحقق بالفعل فى الطبيعه من حولهم دون أن يشعروا به أو يفهموا سره ، تعالوا بنا نرى كيف يحدث هذا؟
النشاط الاشعاعى هو تحول تلقائى أى يحدث دون تدخل الانسان ، وذلك لنظير غير ثابت لعنصر مشع إلى نظير عنصر آخر و يصاحب عملية التحول هذه انطلاق جسيمات أولية أو نوى ذرات .. فما هى عمليات النشاط الأشعاعى؟
لا تخبرنا فقط عمليات النشاط الاشعاعى ، بمدى سخف قواعد المنطق الشكلى أو الصورى و كلها مترادفات بمعنى واحد ، وهى القاضية بأن الشىء أ لا يمكن أن يتحول لشىء آخر مثل ب ، وهى القاضية أيضا بأن الشىء أ يساوى نفسه أبداً، و بشكل تام، وكأنما هو ذو جوهر ثابت لا يتغير ، الا إننا نستخلص من دراسة التحولات التى تموج بها الطبيعة ، أن الكل متغير و متحول ومتحرك ، وأن طرق هذا التغير تتنوع ، و هى تغيرات لا تمس الظواهر البادية لحواس الإنسان من الأشياء فحسب ، وإنا تمس جوهرها نفسه ، وهذا الجوهر ليس شيئا ما ثابت أو نهائى او مطلق ، وإنما هو عملية ما، و بعبارة أخرى هو شكل من أشكال الحركة الداخلية داخل الأشياء ... واليكم الطرق المتنوعة لهذه التغيرات التى تحدث للذرات من خلال النشاط الاشعاعى.
أولها فقد الجسيم ألفا و هو عباره عن نواة ذرة الهيليوم ، وبهذا الفقد تخسر النواة 2 بروتون و2 نيوترون، وتتحول بذلك نواة العنصر لنواة عنصر آخر ، يختلف فى كل خواصه عن العنصر الأصلى ، حيث يقل العدد الكتلى للعنصر الجديد ب 4عن العنصر الأصلى ، وكذلك وزنه الذرى بـ2
مثال ذلك اليوارنيوم الذى يتحول إلى الثوريوم وذلك بفقد الجسيم الفا أو الهيليوم
وثانيها فقد النواة لجسيم بيتا وهو عبارة عن إلكترون ، وهذه العملية ناتجة عن تحول بروتون إلى النيوترون داخل نواة الذرة و هذا يعنى تحول العنصر لعنصر آخر أصغر منه فى الوزن الذرى مثال ذلك اليوارنيوم الذى يتحول إلى النبوتنيوم و ذلك بفقد الإلكترون أو جسيم بيتا
وثالثهما فقد النواة لبوزيترون وهو ضد الإلكترون ، وهذا يحدث نتيجه لتحول النيوترون إلى بروتون داخل نواة الذرة ، وهذا يعنى تحول العنصر لعنصر آخر أكبر منه فى الوزن الذرى بمقدار (1). مثال ذلك البولونيوم يتحول إلى البزموت
ورابعهما إلتقاط النواة لإلكترون من الطبقة القريبة منها فيكون من نتيجة ذلك إنخفاض عدد البروتونات ، حيث يؤدى إندماج الالكترون بالبروتون إلى تحولهما إلى نيوترون ، وبالتالى تنقص نواة العنصر بروتونا واحداً ، مما يحولها لعنصر آخر أقل بمقدار (1) فى العدد الذرى.
مثال ذلك البزموت يتحول إلى رصاص
وأخيراً إنطلاق كمات الطاقة الكهر ومغناطيسية أو الفوتونات ، فى صورة أشعة ذات طول موجى قصير كأشعة جاما وأشعة إكس.
الإندماج النووى فى النجوم والمفاعلات النووية
تحدثت فيما سبق عن عمليات الاندماج النووى بين الذرات ، والتى تؤدى لوجود ذرات أعقد، وكل ما تحتاجه هذه العملية هو توافر طاقة تتغلب على القوى التى تربط بين مكونات هذه الذرات ، وهو ما يتم بالفعل بشكل طبيعى فى النجوم أو بواسطة الانسان .. و يبقى لنا أن نعرف عملية أخرى من عمليات التحول تحدث بواسطة الانسان سواء فى التفجيرات الذرية أو فى المفاعلات النووية ، و فيها يتم توجيه قذيفة من عنصر مشع إلى نواة عنصر ثقيل كاليوارنيوم، فيتم بذلك التغلب على الطاقة الهائلة التى تربط بين مكوناتها ، وتنشطر بذلك النواة لنواتى عنصرين أخف وزنا ، ذلك أن القذيفة التى تم توجيها تتغلب على طاقة الترابط بين مكونات النواة ، وهذه هى العملية التى تحدث فى الانفجارات الذرية ، والمفاعلات الذرية ، والتى تستخدم فيها عناصر ثقيلة كاليورانيوم والبلوتنيوم.
ويحدث كذلك سواء بفعل قوى الطبيعة أو بتأثير الإنسان ما يعرف بالتفاعل المتسلسل ، حيث يظهر جسيم فعال هو النيوترون الذى يسبب تحولات متتابعة للنوى غير الفعالة ، فيحولها لنوى نشطة إشعاعيا ، مما يحدث بها تحولات نتيجة نشاطها الاشعاعى الذى اكتسبته نتيجة هذه العملية ، وتقوم النيوترونات بدور الجسيمات الفعالة لأنها لا تملك شحنة كهربية ، مما يجعلها تصطدم دون أى عائق مع نوى الذرات المشحونة ، وتسبب سلسلة من التفاعلات النووية الانشطارية.
لذلك فان البروتون ، الذى يود إختراق النواة من الخارج و بالأخص إذا كانت النواة ثقيلة وكثيرة البروتونات، أن يمتلك طاقة هائلة تعادل مئات الملايين من الالكترون فولت .، بينما لا يحتاج النيوترون إلى أيه طاقة للقيام بذلك . ولهذا قد تدخل النيوترونات النواة حتى إذا ما كانت الطاقة التى تحملها صغيرة ، وتعادل أجزاء من المئة من وحدة الإلكترون فولت

بعد أن مررنا سريعا بالطرق المتنوعة لتحول الذرات من أنواع لأخرى ، وأن هذا كامن فى التغيرات التى تطرأ على الطاقة التى تربط مكونات النواة . فعلينا الآن المرور على طرق تكون وتحلل الجزيئات ، والتى تتم عبر عمليات تجرى فيما بينها و بين مكوناتها من ذرات ، والتى تحدث بتأثير الأشكال المختلفة للطاقة الكهرومغناطيسية من حرارية وضوئية وكهربية .. الخ الخ ، وان حدوث هذه التفاعلات الكيميائية التى هى عملية تحول مواد إلى مواد أخرى تختلف فى التركيب و الخواص ، وفيها تظل الذرات على حالها دون تغيير وإنما تنتقل فحسب من جزىء إلى آخر ، فكما أن الجسيمات الأولية بكل خواصها الفريدة تتحد مع بعضها لتكون كائن مادى متميز بخواصه هو الذرة ، فان الذرات بكل خواصها أيضا تتجاذب وتتنافر كهربيا حسب شحناتها ، لتكون جزئيات تختلف عن الذرات فى الخواص تماما.
فملح الطعام الأبيض البللورى ذو الطعم المالح ، مكون من ذرة الصوديوم ذلك العنصر الفلزى اللامع ، وذرة الكلور ذلك العنصر اللافلزى الغازى و قد نتج من اتحادهما جزىء ملح الطعام الصلب الأبيض اللون ، وذلك من تفاعل مادتين تختلفان فى خواصها عنهما ، هما حمض الهيدروكلوريك السائل ذو الطعم اللاذع والحارق للجلد ، وهيدروكسيد الصوديوم ذو الطعم القابض ، وقد نشا من تفاعلهما الملح والماء .. فأين ذهب كلاً من الكلور والصوديوم بخواصها فى جزىء الملح الموجود أمامك على المائدة ؟ وهل لاحظت فيه أى خاصيه من خواصها ؟ بالطبع لا .. فما حدث هو إنتاج لشىء جديد تماما يختلف عن مكونيه ، الا إننا عند تحليل الجزىء كيميائيا فسنجد أمامنا كلا من الصوديوم والكلور المختلفان ، وإننا لو حللنا محلول الملح فى الماء فسنجد أمامنا الحمض والقلوى السابق الاشارة إليهما ..
مرة أخرى نلاحظ العلاقة بين الجزء و الكل أو العنصر والبنية، فالطبيعة تبنى من كل مجموعة من العناصر التى تشكل نمط ما من أنماط المادة نمطا آخر من المادة أرقى وأعقد يكون له خصائص مختلفة عن خصائص المكونات الأدنى والأبسط ، ويحدد هذا العلاقات التى ترتبط بها هذه العناصر من حيث كميتها ونوعيتها وطريقه ترتيبها فيما بينها، والعمليات التى تجرى فيما بينها ، فالجزيئات أيضا تشكل الأجسام الغير حية و الحية التى تختلف عنها فى الخواص ، وتختلف فيما بينها حسب كمية ونوعية وطريقة انتظام الجزيئات والتفاعلات التى تجرى بينها ، كما أن المجتمع البشرى بكل خصائصه يختلف عن العناصر المادية التى تكونه ، ألا وهم البشر الواعين المنتجين لاحتياجاتهم المادية ، كما يؤثر المجتمع فى طبيعة هؤلاء البشر فيمنحهم وعيا إجتماعيا يميزهم عن سائر الكائنات المادية.
بعد أن مررنا سريعا بالطرق المتنوعة لتحول الذرات من أنواع لأخرى ، وأن هذا كامن فى التغيرات التى تطرأ على الطاقة التى تربط مكونات النواة . فعلينا الآن المرور على طرق تكون وتحلل الجزيئات ، والتى تتم عبر عمليات تجرى فيما بينها و بين مكوناتها من ذرات ، والتى تحدث بتأثير الأشكال المختلفة للطاقة الكهرومغناطيسية من حرارية وضوئية وكهربية .. الخ الخ ، وان حدوث هذه التفاعلات الكيميائية التى هى عملية تحول مواد إلى مواد أخرى تختلف فى التركيب و الخواص ، وفيها تظل الذرات على حالها دون تغيير وإنما تنتقل فحسب من جزىء إلى آخر ، فكما أن الجسيمات الأولية بكل خواصها الفريدة تتحد مع بعضها لتكون كائن مادى متميز بخواصه هو الذرة ، فان الذرات بكل خواصها أيضا تتجاذب وتتنافر كهربيا حسب شحناتها ، لتكون جزئيات تختلف عن الذرات فى الخواص تماما.
فملح الطعام الأبيض البللورى ذو الطعم المالح ، مكون من ذرة الصوديوم ذلك العنصر الفلزى اللامع ، وذرة الكلور ذلك العنصر اللافلزى الغازى و قد نتج من اتحادهما جزىء ملح الطعام الصلب الأبيض اللون ، وذلك من تفاعل مادتين تختلفان فى خواصها عنهما ، هما حمض الهيدروكلوريك السائل ذو الطعم اللاذع والحارق للجلد ، وهيدروكسيد الصوديوم ذو الطعم القابض ، وقد نشا من تفاعلهما الملح والماء .. فأين ذهب كلاً من الكلور والصوديوم بخواصها فى جزىء الملح الموجود أمامك على المائدة ؟ وهل لاحظت فيه أى خاصيه من خواصها ؟ بالطبع لا .. فما حدث هو إنتاج لشىء جديد تماما يختلف عن مكونيه ، الا إننا عند تحليل الجزىء كيميائيا فسنجد أمامنا كلا من الصوديوم والكلور المختلفان ، وإننا لو حللنا محلول الملح فى الماء فسنجد أمامنا الحمض والقلوى السابق الاشارة إليهما ..
مرة أخرى نلاحظ العلاقة بين الجزء و الكل أو العنصر والبنية، فالطبيعة تبنى من كل مجموعة من العناصر التى تشكل نمط ما من أنماط المادة نمطا آخر من المادة أرقى وأعقد يكون له خصائص مختلفة عن خصائص المكونات الأدنى والأبسط ، ويحدد هذا العلاقات التى ترتبط بها هذه العناصر من حيث كميتها ونوعيتها وطريقه ترتيبها فيما بينها، والعمليات التى تجرى فيما بينها ، فالجزيئات أيضا تشكل الأجسام الغير حية و الحية التى تختلف عنها فى الخواص ، وتختلف فيما بينها حسب كمية ونوعية وطريقة انتظام الجزيئات والتفاعلات التى تجرى بينها ، كما أن المجتمع البشرى بكل خصائصه يختلف عن العناصر المادية التى تكونه ، ألا وهم البشر الواعين المنتجين لاحتياجاتهم المادية ، كما يؤثر المجتمع فى طبيعة هؤلاء البشر فيمنحهم وعيا إجتماعيا يميزهم عن سائر الكائنات المادية.

#سامح_سعيد_عبود (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات