اسپیس نوتااسپیس نوتااسپیس نوتا
  • صفحه اصلی
  • فناوری فضایی
    فناوری فضایینمایش بیشتر
    نمای نزدیک و بی‌سابقه از خورشید؛ تصاویری که نفس را بند می‌آورند
    نمای نزدیک و بی‌سابقه از خورشید؛ تصاویری که نفس را بند می‌آورند
    ۱۱ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۱:۰۰
    آیا سیستم‌های رایانه‌ای در سفرهای میان‌ستاره‌ای دوام می‌آورند؟
    آیا سیستم‌های رایانه‌ای در سفرهای میان‌ستاره‌ای دوام می‌آورند؟
    ۸ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۳:۰۰
    طرحی نو برای کیوب‌ستی جهت نظارت بر کل آسمان در طول موج فرابنفش پیشنهاد شده است
    طرحی نو برای کیوب‌ستی جهت نظارت بر کل آسمان در طول موج فرابنفش پیشنهاد شده است
    ۸ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۰:۰۰
    عکس‌های با کیفیت فوق‌العاده بالا از خورشید، جزئیات خیره‌کننده‌ی طوفان‌های خورشیدی را نشان دادند
    عکس‌های با کیفیت فوق‌العاده بالا از خورشید، جزئیات خیره‌کننده‌ی طوفان‌های خورشیدی را نشان دادند
    ۵ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۰:۰۰
    شبیه‌سازی شگفت‌انگیز ابررایانه، نمایی بی‌سابقه از فضای میان ستارگان ارائه می‌دهد
    شبیه‌سازی شگفت‌انگیز ابررایانه، نمایی بی‌سابقه از فضای میان ستارگان ارائه می‌دهد
    ۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۲:۰۰
  • ماموریت‌های فضایی
    • ماموریت‌های دولتی
    • ماموریت‌های خصوصی
  • نجوم و کیهان‌شناسی
    • ستاره‌ها و سیارات
    • تصاویر فضایی
    • پژوهش‌های علمی
    • دانستنی های علمی
  • محیط زیست و زمین‌شناسی
    • تغییرات اقلیمی
    • زمین‌لرزه‌ها
    • آتشفشان‌ها
خواندن: شکل هسته‌ی اتم چه چیزی را درباره جهان می‌گوید؟
به اشتراک بگذارید
اسپیس نوتااسپیس نوتا
  • فناوری فضایی
  • ماموریت‌های فضایی
    • ماموریت‌های دولتی
    • ماموریت‌های خصوصی
  • نجوم و کیهان‌شناسی
    • ستاره‌ها و سیارات
    • تصاویر فضایی
    • پژوهش‌های علمی
    • دانستنی های علمی
  • محیط زیست و زمین‌شناسی
    • تغییرات اقلیمی
    • زمین‌لرزه‌ها
    • آتشفشان‌ها
ما را دنبال کنید
دانستنی های علمی

شکل هسته‌ی اتم چه چیزی را درباره جهان می‌گوید؟

هسته‌های اتم در کتاب‌های درسی اغلب به‌صورت گرد یا کروی ترسیم می‌شوند، اما در واقعیت، آن‌ها به‌ندرت چنین شکلی دارند.

شکل هسته‌ی اتم چه چیزی را درباره جهان می‌گوید؟
هسته‌ی اتم (که در این تصویر با رنگ‌های آبی و بنفش دیده می‌شود) به‌ندرت شکلی گرد دارد، هرچند در بسیاری از کتاب‌های درسی به‌صورت کروی نشان داده می‌شود. (اعتبار تصویر: vchal از طریق Getty Images)
توسط مونا علی اکبرخان افجه ۲۰ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۲:۰۰
5 دقیقه مطالعه

از زمان معرفی مفهوم هسته اتم در سال ۱۲۹۰ هجری شمسی، فیزیک‌دانان به‌طور پیش‌فرض تصور می‌کردند که هسته‌ها گرد هستند. در نگاه اول، این فرضیه منطقی به نظر می‌رسید و با اندازه‌گیری‌های اولیه از ویژگی‌های هسته‌ای نیز مطابقت داشت. اما سال‌ها بعد، شواهدی ظاهر شد که نشان می‌داد ماجرا پیچیده‌تر از آن چیزی است که گمان می‌رفت.

بیایید ابتدا معماری اتم را بررسی کنیم. هسته‌ی اتم که متشکل از پروتون‌ها و نوترون‌هاست، در مرکز اتم قرار دارد و حدود ده‌هزار بار کوچک‌تر از کل اتم است؛ به‌طوری‌که «مثل یک مگس در وسط یک کلیسا» توصیف شده است (به گفته‌ی دیوید جنکینز، فیزیک‌دان هسته‌ای از دانشگاه یورک در بریتانیا). با اینکه هسته تقریباً تمام جرم اتم را در خود دارد، در ظاهر تأثیر زیادی بر ویژگی‌های شیمیایی اتم ندارد. خواص شیمیایی اتم عمدتاً توسط الکترون‌ها تعیین می‌شوند و ویژگی‌های فیزیکی آن به چگونگی برهم‌کنش با دیگر اتم‌ها بستگی دارد.

در سال ۱۳۲۸ هجری شمسی، مشابه مدل پوسته‌ای برای الکترون‌ها، مدل پوسته‌ای برای هسته نیز پیشنهاد شد؛ در این مدل، پروتون‌ها و نوترون‌ها در لایه‌هایی مشخص جای می‌گیرند و با دریافت انرژی می‌توانند بین این سطوح انرژی جهش کنند.

اما بعدها مشخص شد که بیشتر رفتارهای هسته‌ای با آنچه «رفتار جمعی» نامیده می‌شود توصیف می‌شوند؛ یعنی هسته مانند یک جسم واحد عمل می‌کند. در نتیجه، کل هسته می‌تواند بچرخد یا نوسان کند.

این چرخش‌ها با روش‌های طیف‌سنجی در بسیاری از مولکول‌ها قابل شناسایی‌اند، زیرا چرخش باعث ایجاد طیف‌های انرژی مشخص می‌شود. اما اجسام کروی، از هر زاویه‌ای که به آن‌ها نگاه کنیم، یکسان به نظر می‌رسند و طیفی ایجاد نمی‌کنند.

جنکینز می‌گوید: «تنها زمانی می‌توان شواهدی از چرخش در هسته‌ها دید که شکل آن‌ها از حالت کروی خارج شده باشد.»
در دهه ۱۳۲۹ هجری شمسی، دانشمندان الگوهایی از تحریکات در هسته‌ها یافتند که به «باندهای چرخشی» معروف‌اند و همین کشف نشان داد که بسیاری از هسته‌ها شکل متقارن ندارند.

از آن زمان تاکنون، آزمایش‌های دقیق، اشکال متنوعی برای هسته‌ها کشف کرده‌اند؛ از شکل گلابی گرفته تا آب‌نبات M&M. در واقع، شکل کروی بیشتر یک استثنا است تا قاعده. حدود ۹۰٪ از هسته‌ها در حالت پایه‌ی انرژی خود شکلی کشیده شبیه توپ آمریکایی فوتبال دارند که به آن «شکل کشیده یا پرولیت» می‌گویند. تنها درصد اندکی از هسته‌ها شکل تخت و فشرده دارند (شکل اُبلِیت)، شبیه M&M.

جنکینز می‌گوید: «ما هنوز نمی‌دانیم چرا شکل کشیده پرولیت رایج‌تر از شکل اُبلِیت است. برخی هسته‌ها حتی می‌توانند در حالت پایه یک شکل داشته باشند و با وارد شدن انرژی به شکل دیگری تغییر یابند.»

هسته‌های گلابی‌شکل کمیاب‌ترند و معمولاً در اطراف رادیوم یافت می‌شوند. در مقابل، هسته‌های کروی معمولاً در اتم‌هایی دیده می‌شوند که تعداد «سحرآمیز»ی از ذرات هسته‌ای دارند (یعنی لایه‌های پر دارند). اما چه چیزی باعث این تغییر شکل می‌شود؟

پل استیونسون، فیزیک‌دان هسته‌ای از دانشگاه سوری بریتانیا، می‌گوید: «شاید در نگاه اول تصور کنیم اگر یک جسم تحریک یا کشیده نشود، باید شکل کروی داشته باشد. اما در مورد هسته‌های اتمی، شگفت‌آور است که اصلاً برخی از آن‌ها کروی هستند؛ چون آن‌ها از قوانین مکانیک کوانتومی پیروی می‌کنند.»

معادله شرودینگر، که یکی از اصول بنیادی مکانیک کوانتومی است، پیش‌بینی می‌کند که تابع موج یک جسم چگونه در طول زمان تغییر می‌کند و به ما امکان می‌دهد حرکت و جایگاه احتمالی آن جسم را بسنجیم. اگر این معادله را برای یک هسته حل کنیم، به ابری از احتمالات می‌رسیم که از ترکیب آن‌ها شکل کلی هسته به‌دست می‌آید.

استیونسون می‌گوید: «راه‌حل‌های پایه‌ای این معادله، معمولاً شکل کروی ندارند. بیشتر اوقات به شکل‌هایی در می‌آیند که هم‌مرکزند ولی نوسان دارند. چون این تابع‌های موج به‌خودی‌خود نامتقارن‌اند، ذرات داخل هسته تمایل دارند در یک جهت خاص قرار بگیرند.»

در موارد نادری، این نوسانات به‌طور تصادفی خنثی شده و هسته شکلی کروی به خود می‌گیرد. اما دانشمندان هنوز نمی‌دانند چرا این اتفاق فقط برای برخی هسته‌ها می‌افتد یا اصلاً دلیل خاصی دارد یا نه.

جنکینز در پایان می‌گوید: «این یافته‌ها در واقع ورق را برمی‌گردانند. نگاه ما به شکل هسته‌ها کاملاً تغییر کرده و هنوز هم پرسش‌های زیادی بی‌پاسخ مانده‌اند.»

منابع:livescience
این مقاله را به اشتراک بگذارید
Facebook Twitter Telegram
مونا علی اکبرخان افجه
توسط مونا علی اکبرخان افجه
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان به‌وجود می‌آید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
نظر بدهید

دیدگاهتان را بنویسید لغو پاسخ

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

جدیدترین مطالب

طوفان‌های مغناطیسی زمین، ماهواره‌ها را زودتر از مدار خارج می‌کنند
طوفان‌های مغناطیسی زمین، ماهواره‌ها را زودتر از مدار خارج می‌کنند
۲۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۸:۰۰
آیا سایه‌بان خورشیدی سیاره‌ای می‌تواند زمین را خنک کند؟ این ماموریت پاسخ می‌دهد
آیا سایه‌بان خورشیدی سیاره‌ای می‌تواند زمین را خنک کند؟ این ماموریت پاسخ می‌دهد
۲۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۲:۰۰
گامی به آغاز؛ این‌جا سیاره‌ای در حال شکل‌گیری است
گامی به آغاز؛ این‌جا سیاره‌ای در حال شکل‌گیری است
۲۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۱:۰۰
شاهکار علمی فیزیک‌دانان: ساعتی که در ۱۰۰ میلیون سال تنها یک ثانیه عقب می‌ماند
شاهکار علمی فیزیک‌دانان: ساعتی که در ۱۰۰ میلیون سال تنها یک ثانیه عقب می‌ماند
۲۲ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۰:۰۰
«با یک معمای جدید روبه‌رو هستیم»: لرزش عجیب تایتان از همیشه مرموزتر شده است
«با یک معمای جدید روبه‌رو هستیم»: لرزش عجیب تایتان از همیشه مرموزتر شده است
۲۱ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۳:۰۰

جدیدترین های تکنوتا

تاریخ رونمایی ویوو ایکس فولد ۵ مشخص شد
تاریخ رونمایی ویوو ایکس فولد ۵ مشخص شد
گوشی جدید وان پلاس با پردازنده مدیاتک Dimensity 8350 در راه است
گوشی جدید وان پلاس با پردازنده مدیاتک Dimensity 8350 در راه است
ریلمی ۱۵ پرو در چهار پیکربندی رم و حافظه داخلی و سه رنگ عرضه خواهد شد
ریلمی ۱۵ پرو در چهار پیکربندی رم و حافظه داخلی و سه رنگ   عرضه خواهد شد

پربازدیدترین ها

پازل مرموز عمر نوترون در آستانه حل شدن است؛ پای اتم‌های نامرئی در میان است
دانستنی های علمی
پازل مرموز عمر نوترون در آستانه حل شدن است؛ پای اتم‌های نامرئی در میان است
۲۰ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۱:۰۰
با هم روز جهانی اقیانوس‌ها را امروز گرامی بداریم
دانستنی های علمی
با هم روز جهانی اقیانوس‌ها را امروز گرامی بداریم
۱۹ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۸:۰۰
ناترون؛ دریاچه‌ای مرگبار با رنگ خون که جانوران را به «سنگ‌واره» تبدیل می‌کند
دانستنی های علمی
ناترون؛ دریاچه‌ای مرگبار با رنگ خون که جانوران را به «سنگ‌واره» تبدیل می‌کند
۱۷ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۳:۰۰
چند ماهواره می‌توان در مدار زمین جای داد؟ و واقعاً به چند تا نیاز داریم؟
دانستنی های علمی
چند ماهواره می‌توان در مدار زمین جای داد؟ و واقعاً به چند تا نیاز داریم؟
۱۶ خرداد ۱۴۰۴ ساعت ۱۳:۰۰
اسپیس نوتا
دسترسی سریع
  • درباره ما
  • تماس با ما
  • تبلیغات
  • لیست بعدا می خوانم
معرفی کوتاه

اسپیس نوتا منبع جامع اخبار و رویدادهای فضایی است که توسط نویسندگان متخصص در این زمینه تهیه می‌شود.

خانواده ما
اسپیس نوتا
تکنوتا
© 1403 کپی مطالب اسپیس نوتا تنها با لینک دادن به سایت امکان‌پذیر است.
  • نقشه سایت
  • تبلیغات