نگاه اجمالی
در ژوئیه 1945 ،
اتم با نیروی مصیبت بار هزار بار شدیدتر از نیرومندترین انفجارهای شیمیایی که تا آن هنگام شناخته بودند، منفجر شد. این انفجار ،
شکافت (fission) ، یعنی شکافته شدن اتمهای سنگین ، بود. اندک زمانی بعد از آن
همجوشی (fusion) ، یعنی جوش خوردن سبکترین اتمها با یکدیگر ، ظهور کرد که نتیجه آن نیروی گرما هسته‌ای
بمب هیدروژنی ، با قدرت انفجاری یک میلیون برابر
انفجار شیمیایی ، بود. هنگامی که
آلبرت انیشتین متوجه کاربرد ویرانگر معادله E=mc
2 (انرژی برابر است با جرم ضرب در مجذور
سرعت نور) خود شد، گفت :«ای کاش آهنگر شده بودم».
در اواخر قرن نوزدهم ، بعد از اینکه انیشتین معادله معروف خود را تکمیل کرد،
ویلهلم رونتگن ، فیزیکدان آلمانی
اشعه ایکس ، و
جی جی تامسون ، فیزیکدان بریتانیایی ،
الکترون را کشف کرده بودند.
هنری بکرل در فرانسه املاح
اورانیوم عنصر عجیب و کانی مزاحم را تهیه کرده بود و
رادیواکتیویته (پرتوزایی) ، پرتوهایی که بطور خود بخودی بوسیله خود عنصر ایجاد می شوند، را کشف کرده بود و
ماری کوری شیمیدان معروف رادیواکتیویته ،
رادیوم را جدا کرده بود.
سرانجام
ارنست رادرفورد ، فیزیکدان اهل زلاندنو سوالی را به این مفهوم مطرح کرده بود که: «چگونه اتمها (با فرض اینکه کوچکترین ذره ماده است) پرتو افشانی می کنند؟» او با تامسون در تحقیقاتی که منجر به کشف الکترون شده بود، همکاری داشت. رادرفورد در سن 27 سالگی به کانادا رفت تا استاد فیزیک
دانشگاه مک گیل بشود در همان جا بود که به عقیده
سرآرتور ادینگتون (اخترشناس و فیزیکدان بریتانیایی) ، وی بزرگترین تغییر را در ایده ما نسبت به ماده ، از زمان
ذیمقراطیس به بعد ، یعنی از چهارصد سال قبل از میلاد ، به وجود آورد.
به این ترتیب تلاش‌های دانشمندان در این زمینه ادامه یافت تا اینکه سرانجام در سال 1945 ساختن بمب اتمی از لحاظ تکنولوژیکی میسر شد. پدیده ای که فجایع بسیار دردناکی را به وجود آورد و خانواده‌های بساری را داغدار کرد. هرچند هدف دانشمندان فیزیک در جهت بهبود زندگی انسان بود، اما عوامل بسیاری دست به دست هم دادند تا اینگونه از کشفیات علمی در جهت نادرست استفاده گردید.
آنچه رادرفورد انجام داد
رادرفورد وجود دو ذره گسیلی متفاوت از الکترونها را که در مورد آنها با تامسون کار کرده بود، به اثبات رساند. این ذرات
پرتوهای آلفا و
بتا بودند. پرتوهای آلفا همان پرتوهایی هستند که اینک
هسته هلیم نامیده می شوند و پرتوهای بتا جریانی از الکترونها و پروتونها هستند که از هر منبعی رها می شود. رادرفورد با کار بر روی
توریم ، مفهوم
نیم عمر را جا انداخت.
در سالهای اولیه ای که تشریح رادرفورد در خصوص
واپاشی اتم عنوان شد، هوادار چندانی نداشت. یکی از همکاران او در دانشگاه مک گیل ،
فردریک سودی کاشف
ایزوتوپ‌ها بود. ایزوتوپ‌ها نوعی از عناصرند که از نظر شیمیایی مثل همراه غالب خود عمل می کنند، اما خاصیت فیزیکی آنها متفاوت است.
اوتوهان آلمانی ، یکی از شاگردان رادرفورد بود که 30 سال بعد با
شکافت اورانیوم و اظهار اینکه ، در هر اتم همواره چاهک انرژی خواهد بود و هرکز مخزن آن نیست»، استاد خود را مبهوت کرد.
خطای رادرفورد؟
پیامد کشف اتم ، رادرفورد را به منچستر انگلستان کشاند. در آنجا دانشجویی آلمانی به نام
هانس گایگر ، که نام او اینک بر روی
شمارشگر ذرات نصب است، از استاد خود سوال کرد: «آیا تصور نمی کنید که (ارنست) مارسون باید تحقیق کوچکی آغاز کند؟» رادرفورد گفت: «چرا به او اجازه ندهیم که ببیند آیا
ذرات آلفا می توانند از خلال یک زاویه منفرجه منحرف شوند؟» این خطایی بود که رادرفورد نباید نسبت به یک هم وطن جوان خود مرتکب شود، زیرا او می دانست که آلفای ذرات سریع و پرجرم است که میلی به انحراف ندارد.
رویداد نادر
ارنست مارسون توانست باریکه ای از ذرات آلفا را بر ورقه‌ای فلزی بتاباند. سه روز بعد، گایگر به رادرفورد گفت: «ما توانسته‌ایم برخی ذرات آلفای بازتابیده را به دست آوریم.» توضیح بعدی رادرفورد نشان داد که واکنش او در این مورد عادی بوده است. این مورد یکی از مهم‌ترین کشفیات علمی بود که تا آن هنگام محقق شده بود. این کشف نشان داد که نیروی عجیبی در اتم وجود دارد که می تواند ذره آلفا را که با سرعت 16000 کیلومتر در ثانیه در حرکت است، منحرف کند، اما این پس زنی نادر بود.
بعد از این تجربه رادرفورد اعلام کرد که «او می داند
اتم شبیه چیست» و اینک منحرف شدن ذره آلفا را توضیح دارد. به نظر او ، اتم باید از یک ذره مرکزی باردار کوچک تشکیل یابد که عملا کل ماده آن متراکم است و در محاصره یک کره باردار با بار مخالف قرار دارد، که بار روی آن به دقت پراکنده است.
مباحث مرتبط با عنوان