تعرف الذرات بأنها صغيرة جدًا لدرجة أنه من المستحيل رؤية واحدة بالعين المجردة، أو حتى باستخدام أقوى المجاهر، فما السبب؟ وهل نجحت أي تقنية حديثة في تحقيق تقدم بهذا المجال؟
ما هي الذرة؟
الذرة هي أصغر بناء لأي مادة في الكون، وتتكون كل واحدة منها من جسيمات دون ذرية أصغر.
يشمل تركيب الذرة البروتونات والنيوترونات والإلكترونات.
وتختلف مكونات الذرة عن بعضها البعض في شحنتها، فالبروتونات لها شحنة موجبة، والإلكترونات لها شحنة سالبة، والنيوترونات ليس لها شحنة.
ويتكون مركز الذرة، وهو النواة، من البروتونات والنيوترونات.
ويحدد عدد البروتونات في النواة “الرقم الذري”، وبالتالي مكانها في الجدول الدوري.
وتؤدي البروتونات الموجودة في النواة أيضًا إلى ظهور خصائصها.
صورة للذرة
فازت الصورة التي التقطها ديفيد نادلينجر، بعنوان “Single Atom In An Ion Trap”، بالجائزة الأولى في مسابقة التصوير الفوتوغرافي العلمي لعام 2018 التي نظمها مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية.
تُظهر الصورة ذرة سترونتيوم واحدة، مدمجة داخل مجال كهربائي قوي، يتم تفجيرها بواسطة أشعة الليزر مما يؤدي إلى انبعاث الضوء.
وعلى الرغم من أن الذرة مرئية، إلا أن الأمر ليس سهلًا، فإذا نظرت عن كثب إلى منتصف الصورة، سترى نقطة زرقاء باهتة، وهذه هي ذرة السترونتيوم، مضاءة بالليزر الأزرق البنفسجي.
يستخدم هذا الجهاز بالذات السترونتيوم بسبب حجمه، حيث تحتوي ذرة السترونتيوم على 38 بروتونًا، ويبلغ قطر إحدى هذه الذرات بضعة أجزاء من المليون من المليمتر.
وبرغم أن هذا الحجم صغيرًا جدًا بحيث لا يمكن رؤيته، استخدم المصور بمعاونة علماء حيلة ذكية لجعل الذرة أكثر سطوعًا.
سلّط العلماء الليزر عالي الطاقة على ذرة السترونتيوم الموجودة في الصورة، مما جعل الإلكترونات التي تدور حول ذرة السترونتيوم أكثر نشاطًا.
أدى هذا الإجراء إلى إطلاق الإلكترونات النشطة الضوء الذي مكّن الكاميرا من تصوير الذرة.
ومع ذلك، لا يعني ذلك أنك ترى الذرة في لحظة معينة بأم عينيك، فهذه الصورة للذرة هي لقطة ذات تعريض طويل، مما يعني أنه حتى مع كل ضوء الليزر هذا، فإنها لا تزال خافتة جدًا بحيث لا يمكن التقاطها بدون معدات.
المصادر:
