الفيزياء

كيفية اكتشاف العلماء لـ”الإلكترونات”

2011 مكتبة الفيزياء أسس فيزياء الكمّ

إدوارد ويليت

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الإلكترونات كيفية اكتشاف العلماء الالكترونات الفيزياء

يعود تاريخ النظرية التي تفيد أن كل شيء مكوّن من جسيمات دقيقة  يُطلق عليها اسم "الذرّات" إلى قدماء اليونانيين في القرن الخامس قبل الميلاد.

فقد اعتقد اليونانيون أن الذرّة هي أصغر الجسيمات حجماً مما يجعل تقسيمها غير ممكن، لكن في نهاية القرن التاسع عشر بدأ الفيزيائيون يدركون أن تلك الفكرة قد لا تكون صحيحة.

اكتشف الفيزيائيون في بداية الأمر جسيماً أدق بكثير من أصغر الذرّات حجماً.

 

وفي العام 1897 قام الفيزيائي البريطاني جوزيف جون طومسون (1856-1940) بلحم طرفين معدنيين داخل نهايتي أنبوب زجاجي مفرّغ من الهواء تقريباً، ثم مرّر تياراً كهربائياً بين الطرفين فظهر وهج أخضر ساطع على جدار الأنبوب المفرّغ من الهواء بالقرب من الطرف الموجب.

عندما وضع طومسون مغناطيساً بمحاذاة الطرف الموجب استطاع أن يجعل الوهج الأخضر يتحرك.

اكتشف طومسون من خلال مشاهدته الوهج الأخضر، وتأثير المغناطيس عليه، أن الكهرباء لم تكن في واقع الأمر سوى حركة للجسيمات الدقيقة المنفصلة التي تملك كل واحدة منها شحنة كهربائية سالبة. 

 

واستطاع طومسون أن يُبيّن أن كل جسيم من هذه الجسيمات (التي أصبحت معروفة فيما بعد باسم "الإلكترونات") له كتلة مقدارها (10-30 كيلوغراماً) تقريباً، ويساوي ذلك حوالي (1800/1) من كتلة أصغر ذرّة معروفة، ألا وهي ذرّة الهيدروجين.

لاحظ طومسون في سياق تجاربه أن كتلة الإلكترون لم تتغير بصرف النظر عن نوع المادة المستخدمة في الكاثود، أو في القطب ذي الشحنة السالبة الذي تنبث منه الإلكترونات.

وقد تبين له من خلال تلك التجارب أن جميع الذرّات مهما اختلفت العناصر التي تنتمي إليها يجب أن تحتوي على إلكترونات.

 

بعبارة أخرى، قاده هذا الاكتشاف إلى أن الذرّة ليست أصغر الجسيمات المعروفة، بل كانت تضم داخلها جسيمات أصغر حجماً.

في العام 1898 أشار طومسون إلى وجود نموذج آخر محتمل للذرّة، واعتقد أن ذلك النموذج ربما كان مكوّناً من إلكترونات ذات شحنة سالبة موزعة حول شكل كروي تنتشر فيه الكهرباء الموجبة. 

ولقد بات ذلك النموذج معروفاً باسم "نموذج الذرّة الشبيه بفطيرة الخوخ أو الزبيب"، حيث يمثل الخوخ أو الزبيب الإلكترونات، بينما تمثل الفطيرة الشحنة الموجبة.

اظهر المزيد

مقالات ذات صلة

زر الذهاب إلى الأعلى
Loading cart ⌛️ ...
إغلاق
إغلاق