حمیده احمدیان راد
در سال 430 پیش از میلاد، دموکریتوس ابرا، قسمت های سازنده ماده را اتم نامید. اتم در یونان که دموکریتوس در آن کشور زندگی می کرد، معنی بخش ناپذیر (چیزی که نمی توان تقسیمش کرد) را می داد.
دموکریتوس فکر می کرد که اتم ها جامد و محکم و خراب نشدنی هستند و نمی توانند به هم فشرده یا چلانده شوند. او خیلی به واقعیت نزدیک بود. با این که در جزییات اشتباه می کرد.
ایده های دموکریتوس با توجه به این که او و دوستانش فقط از ابزار مغزشان استفاده می کردند خیلی خوب بود. اما یک تفاوت بزرگ بین آن چه که او درباره اتم تصور می کرد و آن چه که دانشمندان امروزی از اتم تصویر می کنند وجود دارد.
پرفسور گری کالینز فیزیکدان دانشگاه ایالتی واشنگتن درباره اتم های “گم شده” MISSING atoms مطالعه می کند.
چرا اتم های گم شده مهمند؟ به دلیل “موتور جت” بودن. پرفسور کالینز درباره فلزات ساخته شده از مخلوط موادی به نام ترکیبات میان فلزی مطالعه می کند. بخش های حیاتی و بسیار مهم موتورها در جت های مسافربری از ترکیبات میان فلزی تشکیل شده اند. میان فلزی ها مواد به شدت محکمی هستند. حتی موقعی که در دمای بالا و تحت نیروهای شدید گریز از مرکز کار می کنند.
اما اتم های گم شده که همچنین به نام “تهی ها” شناخته می شوند، همیشه در دمای بالا در جامدات حاضرند و همه باید نگران باشند که اگر آنها به هم فشرده شوند، یک تکه از موتور هواپیمای جت ممکن است سقوط کند! بنابراین پرفسور کالینز می خواهد بفهمد که میان فلزی ها چه موادی هستند. آیا آنها دسته و گروهند و چگونه می توان آنها را از توده شدن و به هم فشرده شدن حفظ کرد.
اما برگردیم به مواد پایه ای اتم ها. کالینز می گوید که اتم ها کوچک ترین تکه های ساختمانی ماده هستند. شما از اتم ها می توانید مولکول بسازید و از مولکول ها مایعات و جامدات را بسازید. اتم یک هسته ریز دارد که بیشتر جرم اتم را دارد. اینها به وسیله یک نیروی قوی با هم نگه داشته می شوند. اطراف هسته اتم یک گروه الکترون می گردد. این الکترون ها به وسیله یک نیروی الکتریکی خیلی ضعیف تر به هسته بسته شده اند. اتم جایی است که چیزها غیرطبیعی و عجیب و غریب هستند. قطر یک هسته حدود یک بر 000،000،000،000،000 ،1 متر است. از طرف دیگر قطر اتم کامل حدود یک بر 10000،000،000 متر است.
از زاویه دیگری هم می توان به اتم ها نگاه کرد. اگر هسته یک اتم به اندازه یک توپ بسکتبال باشد، مدارهای الکترون هایش حدود 24 کیلومتر می شوند!
بنابراین یک اتم چیست؟ پرفسور کالینز می گوید: “اتم بیشترش فضای خالی است”. آیا این یک کمی شما را عصبی نمی کند؟ علاوه بر این فضای خالی، اتم ها کاملاً مثل بلوک های ساختمانی کار می کنند. هیچ کس تا حالا از بلوک های ساختمانی بیرون نیفتاده است!
اگر صد میلیون اتم در یک ردیف به خط شوند به اندازه حدود یک سانتی متر گسترده می شوند! حالا تصور کنید که چگونه می توانیم درباره چیزهای به این کوچکی بیشتر بدانیم.
پرفسور کالینز می گوید که یکی از بهترین راه ها برای فهم مثالی از اتم ها با چشم غیرمسلح، کریستال است. جامداتی مانند فلزات، استخوان ها و سنگ جواهر همه از کریستال ساخته شده اند. یک کریستال معمولی همان سنگ نمک است. کریستال ها از تعداد زیادی از اتم ها وکه به ردیف و به شکل مرتب و منظم چیده شده اند، تشکیل شده اند. در کریستال اتم ها ردیف بالای ردیف و لایه بالای لایه قرار گرفته اند. شکل کریستال ها مثل مکعب های کوچک سنگ نمک در زیر یک دوربین درشت نما است.
اما هیچ کس واقعاً نمی دانست که کریستال ها لایه های اتم هستند تا این که دانشمندان سعی کردند به طور مستقیم تر طبیعت اتم ها را بفهمند. در ابتدای قرن بیستم دو فیزیکدان به نام های “مکس وان لائو” و “ویلیام برگ” راهی پیدا کردند که با نگاه کردن به پراکندگی اشعه ایکس، توده اتم ها را در کریستال ها محاسبه کنند. به این ترتیب در طی این سال ها چیزهای بسیار زیادی درباره اتم ها دانسته شده. تا حالا که دانشمندان درباره اتم ها ناپیدا مطالعه می کنند.
