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.

مجلة العلوم
‫‪الهرمونات الجنسية  تفسر سبب إصابة الرجال أكثر بالفيروس
قلم:       ميريديث وادمان
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
في يناير ذكرت إحدى أولى النشرات العلمية عن المصابين بفيروس كورونا المستجد  Novel coronavirus في ووهان بالصين، أن ثلاثة من كل أربعة أدخلوا المستشفى كانوا ذكورًا. ومنذ ذلك الوقت أكدت بيانات من مختلف أنحاء العالم أن الرجال يواجهون خطرًا أكبر للإصابة بمرض شديد أو الوفاة، وأن الأطفال مستَثْنَوْن بشكل كبير. مؤخرًا، توصل العلماء الذين يبحثون في الكيفية التي يؤدي  الفيروس بها إلى الوفاة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪دراسات كبيرة تذوي آمال عقار الهيدروكسي كلوروكوين
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لأخبار كوفيد-19 يدعمها مركز بوليتزر Pulitzer Center.
عبر ضباب مزاعم الاستغلال، والأمل، والمبالغة في الدعاية، والتسييس الذي يكتنف الدواء هيدروكسي كلوروكوين Hydroxychloroquine، دواء لعلاج الملاريا Malaria الذي أعلن عنه كعلاج لمرض كوفيد-19 COVID-19، تبدأ حاليا الصورة العلمية بالتجلي.
الهيدروكسي كلوروكوين الذي أثنى عليه رؤساء كمعجزة شفائية محتملة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
‫‪مجرة درب التبانة و جيرانها
لسلام عليكم .. في كثير من حلقات البرنامج السابقة تكلمنا عن اهم عناصر المجموعة الشمسية التي نعيش فيها من كواكب و أقمار و كيوكبات و احزمة .. و انتهينا بشرح عن بلوتو و حدود المجموعة الشمسية .. ولكن هذه المجموعة تقع و تدور ضمن كيان و محيط اكبر .. و هي المجرة التي نعيش فيها و تحوي الملايين و الملايين من النجوم المشابهة لشمسنا و غيرها من الشموس و نطلق عليها درب التبانة .. في هذه الحلقة سنسافر في رحلة كونية بعيدة نتعرف فيها على بنية المجرة و مكوناتها ... (قراءة المقال)
أخبار العلوم
‫‪التعديل الوراثي التخلّقي يصل إلى الحمض النووي الريبي
قلم: كين غاربر، في شيكاغو بولاية إلينوي
ترجمة: صفاء كنج
انتقلت فكرة تأثير الواسمات الكيميائية في الجينات على تعبيرها الخارجي دون تغيير تسلسل الحمض النووي اختصاراً: الحمض DNA من كونها مسألة مفاجئة في الماضي إلى أن صارت مادة مقبولة تُدرس في الكتب.
ظاهرة التعديل الوراثي التخلقي Epigenetics، وصلت إلى الحمض النووي الريبي المرسال اختصاراً: الجزيء mRNA، وهو الجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية من الحمض النووي إلى مصانع تصنيع البروتين في ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تنجح هيئة الخدمات الصحية في مشروع تتبع الاتصالات الذي تعده؟
جرّب الفرع الرقمي لهيئة الخدمات الصحية الوطنية اختصاراً: الفرع NHSX تطبيقا App سيخبرك ما إذا خالطت أي شخص ظهرت عليه أعراض كوفيد -19. ولكن ما هي التكلفة المترتبة على خصوصيتك جراء ذلك؟
إن أحد التحديات الكبيرة التي تطرحها مكافحة فيروس كوفيد-19 COVID-19 هو أنه معدٍ قبل ظهور أي أعراض على الأشخاص المصابين به. ويمكن أن يساعد تتبع الأشخاص الذين اختلطوا بالمصاب على الحد من انتشار الفيروس، من خلال معرفة عدد الأشخاص الذين ربما نقل إليهم المريض ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪العناكب تفكّر بشباكها، متحدّية مفاهيمنا عن الذكاء
قلم:    ديفيد روبسون
ترجمة: آية علي
هناك ذكاء غريب يعيش بيننا. تمتلك هذه المخلوقات نوعًا استثنائيا من الوعي يشمل عقولًا تتجاوز حجم أجسادها. ومع ذلك، وبفضل جهلنا وغرورنا، يكون دافعنا الفوري قتلها.
هذا ليس خيالا. فهذه الأدمغة الغريبة تختبئ بالفعل في ظلال منازلنا وحدائقنا: العناكب. لطالما افترضنا أنها، مثلها مثل العديد من اللافقاريات Invertebrates، تكاد تكون آليّة Automata، وتفتقر إلى حياة داخلية. ولكننا نكتشف الآن أن بعض العناكب ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪كتب صنعتني: أنتوني ديفيد
نتوني ديفيد @ProfTonyDavid رئيس قسم الطب النفسي في معهد الطب النفسي Institute of Psychiatry بجامعة كينغز كوليدج لندن King’s College London. وهو طبيب ممارس في مستشفيات مودسلي وبيثليم. وأحدث مؤلفاته كتاب إلى قعر الهاوية Into The Abyss 14.99 £، Oneworld.
عندما كنت في الثامنة أو التاسعة، كانت هناك سلسلة كاملة من كتب كيف ولماذا How And Why books التي تتضمن مواضيع مختلفة من العلوم والتاريخ. وكان كتاب كيف ولماذا عن روائع الجسم البشري How And Why ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل تشعر الأسماك بالملل في أحواض الأسماك؟
وكاس هندمارش، شمال ستافوردشايرLukas Hindmarch, North Staffordshire
نحن نعلم أن طبيعة حوض السمك سيكون لها تأثير في دماغها وسلوكها. وعندما يُربّى سمك السلمون الصغير في حوض ممل؛ فإنها تطور مخيخاً Cerebellum صغير الحجم جزء من الدماغ ينظم الحركة مقارنة بسمك السلمون الذي توضع في حوضه صخور ونباتات لاستكشافها. كما صار سمكُ القد المربى في أحواض مزينة أفضلَ في تعلم كيفية اصطياد الفرائس، وكذلك في التعافي بشكل أسرع من الإجهاد بعد تعريضه لهجوم من حيوان ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪يجعلني التأمل أشعر بمزيد من الإجهاد. فهل هناك خطأ فيما أفعله؟
لى الرغم من وجود الكثير من الأدلة على الآثار الإيجابية للتأمل، إلا أنه لا يخلو تماماً من المخاطر. فقد يُخرِج التأمل والتركيز الواعي أفكاراً ومشاعر غير مريحة إلى السطح. وقد وجدت دراسة استقصائية أجراها علماء نفس في إسبانيا والبرازيل عام 2017 أن نحو %25 ممن يمارسون التأمل بصورة منتظمة لديهم تجارب مؤلمة، بما في ذلك نوبات الهلع وجيشان المشاعر العاطفية وفقدان الصلة بالواقع. لذلك، ربما أنت لا ترتكب أي خطأ. في الواقع، في العديد من التقاليد التأملية، ... (قراءة المقال)
مجلة مدار
‫‪هل هناك أي حيوانات يمكن أن ترى إشارات الواي-فاي أو البلوتوث؟
ريس مكملون، برنهام، غرب ساسكس Chris McMullon, Barnham
تعد الواي-فاي والبلوتوث إشارات راديوية بطول موجي يتراوح من 6 سم إلى 12.5 سم. وهذا أطول بنحو 100000 مرة من الأطوال الموجية للضوء المرئي الذي يمكن للبشر رؤيته. ويمكن للعديد من الحيوانات، بما في ذلك الخفافيش مصاصة الدماء وبعض أنواع الأسماك والثعابين، أن تشعر بالأشعة تحت الحمراء، لكن هذا يصل فقط إلى الطول الموجي 1 ملم. وتحمل الأطوال الموجية الأكبر طاقة أقل بكثير ولا يمكن اكتشافها دون وجود ... (قراءة المقال)