عمر جي ذريعي هڪ ائٽم سان - حصو 3

رترفورڊ جو ائٽم جو Planetary ماڊل ٿامسن جي ”ريسين پڊنگ“ جي ڀيٽ ۾ حقيقت جي ويجهو هو. تنهن هوندي به، هن تصور جي زندگي صرف ٻه سال گذري ويا، پر هڪ جانشين جي باري ۾ ڳالهائڻ کان اڳ، ان کي ايندڙ ائٽمي راز unravel ڪرڻ جو وقت آهي.

1. هائيڊروجن آئسوٽوپس: مستحڪم پروٽ ۽ ڊيوٽريم ۽ ريڊيو ايڪٽيو ٽريٽيم (تصوير: BruceBlaus/Wikimedia Commons).

ايٽمي برفاني طوفان

تابڪاري جي رجحان جي دريافت، جيڪو ائٽم جي اسرار کي ختم ڪرڻ جي شروعات کي نشانو بڻايو ويو، شروعاتي طور تي ڪيميا جي بنياد کي خطرو ڪيو - مدت جي قانون. ٿورڙي وقت ۾، ڪيترن ئي درجن تابڪاري مواد جي نشاندهي ڪئي وئي. انهن مان ڪجهه مختلف ايٽمي ماس جي باوجود، ساڳيا ڪيميائي ملڪيت هئا، جڏهن ته ٻيا، ساڳئي ماس سان، مختلف ملڪيت هئا. ان کان سواء، دوراني جدول جي ايراضيء ۾، جتي انهن کي انهن جي وزن جي ڪري رکيل هجي ها، انهن سڀني کي گڏ ڪرڻ لاء ڪافي خالي جاء نه هئي. دريافتن جي برفاني طوفان جي ڪري دوراني جدول گم ٿي ويو.

2. جي جي ٿامپسن جي 1911 ماس اسپيڪٽروميٽر جو نقل (تصوير: جيف ڊاهل/وڪيميڊيا ڪامنز)

ائٽمي مرڪز

اهو 10-100 هزار آهي. سڄي ايٽم کان ننڍو. جيڪڏهن هائيڊروجن ايٽم جي مرڪز کي 1 سينٽي ميٽر جي قطر سان بال جي سائيز تائين وڌايو وڃي ۽ فٽبال فيلڊ جي مرڪز ۾ رکيل هجي، ته پوء هڪ اليڪٽران (پن هيڊ کان ننڍو) گول جي ڀرسان هوندو. (50 ميٽر کان مٿي).

لڳ ڀڳ هڪ ائٽم جو سڄو ماس نيوڪليس ۾ مرڪوز آهي، مثال طور، سون لاء اهو لڳ ڀڳ 99,98٪ آهي. تصور ڪريو ھن ڌاتو جي ھڪڙي ڪعبي جو وزن 19,3 ٽن آھي. سڀ ڪجهه ائٽم جو مرڪز سون جو ڪل مقدار 1/1000 mm3 کان گھٽ آھي (ھڪ بال جنھن جو قطر 0,1 ملي ايم کان گھٽ آھي). تنهن ڪري، ائٽم بلڪل خالي آهي. پڙهندڙن کي حساب ڪرڻ گهرجي بنيادي مواد جي کثافت.

ان مسئلي جو حل 1910ع ۾ فريڊرڪ سوڊيءَ ڳولي لڌو. هن isotopes جو تصور متعارف ڪرايو، يعني. ساڳئي عنصر جا مختلف قسم جيڪي انهن جي ايٽمي ڪاميٽي ۾ مختلف آهن (1). اهڙيءَ طرح، هن ڊالٽن جي هڪ ٻي پوئلڳ کي سوال ۾ رکيو - ان وقت کان، هڪ ڪيميائي عنصر وڌيڪ هڪ ئي ماس جي ايٽمن تي مشتمل نه هجڻ گهرجي. آئيسوٽوپيڪ مفروضو، تجرباتي تصديق کان پوءِ (ماس اسپيڪٽروگراف، 1911)، اهو پڻ ممڪن ڪيو ته ڪجهه عنصرن جي ايٽمي ماسز جي جزوي قدرن جي وضاحت ڪرڻ - انهن مان اڪثر ڪيترن ئي آئسوٽوپس جا مرکب آهن، ۽ ايٽمي ماس انھن مڙني جي ماس جي وزني اوسط آھي (2).

ڪنيل اجزاء

رترفورڊ جي شاگردن مان هڪ ٻيو، هينري موسلي، 1913ع ۾ ڄاڻايل عنصرن مان خارج ٿيندڙ ايڪس ريز جو اڀياس ڪيو. پيچيده آپٽيڪل اسپيڪٽرا جي برعڪس، ايڪس ري اسپيڪٽرم تمام سادو آهي - هر عنصر صرف ٻه ويڪرائي ڦاڪن کي خارج ڪري ٿو، جن جي موج جي ڊيگهه آساني سان ان جي ايٽمي نيوڪيوس جي چارج سان لاڳاپيل آهي.

3. موسلي پاران استعمال ڪيل ايڪس-ري مشينن مان هڪ (تصوير: مئگنس مانسڪي/وڪيميڊيا ڪامنز)

اهو پهريون ڀيرو ممڪن ٿيو ته موجوده عنصرن جو حقيقي تعداد پيش ڪيو وڃي، ۽ اهو پڻ طئي ڪيو ويو ته انهن مان ڪيترا اڃا تائين ڪافي نه آهن ته اهي وقتي جدول ۾ خال ڀرڻ لاءِ (3).

ھڪڙو ذرو جيڪو مثبت چارج کڻندو آھي ان کي پروٽان سڏيو ويندو آھي (يوناني پروٽون = پھريون). هڪ ٻيو مسئلو فوري طور تي پيدا ٿيو. هڪ پروٽان جو وزن لڳ ڀڳ 1 يونٽ جي برابر آهي. جڏهن ته ائٽمي مرڪز 11 يونٽن جي چارج سان سوڊيم جو ماس 23 يونٽ آهي؟ ساڳيو، يقينا، ٻين عناصر سان معاملو آهي. ان جو مطلب اهو آهي ته نيوڪيئس ۾ ٻيا ذرڙا موجود هجڻ گهرجن ۽ چارج نه هجڻ گهرجي. شروعات ۾، فزڪسدانن اهو سمجهيو ته اهي مضبوط طور تي اليڪٽرانن سان جڙيل پروٽون آهن، پر آخر ۾ اهو ثابت ٿيو ته هڪ نئون ذرو ظاهر ٿيو - نيوٽران (لاطيني نيوٽر = غير جانبدار). هن ابتدائي ذري جي دريافت (جنهن کي بنيادي "برڪس" سڏيو ويندو آهي، جيڪو سڀ مادو ٺاهيندو آهي) 1932 ۾ انگريز فزڪسسٽ جيمس چاڊوڪ طرفان ڪيو ويو.

پروٽان ۽ نيوٽران هڪ ٻئي ۾ تبديل ٿي سگهن ٿا. فزڪسدانن جو اندازو آهي ته اهي هڪ ذري جو روپ آهن جنهن کي نيوڪلون (لاطيني نيوڪليس = نيوڪليس) سڏيو ويندو آهي.

جيئن ته هائيڊروجن جي آسان ترين آاسوٽوپ جو مرڪز هڪ پروٽان آهي، ان ڪري اهو ڏسي سگهجي ٿو ته وليم پروٽ پنهنجي ”هائيڊروجن“ مفروضي ۾ ايٽم جي تعمير هو تمام گهڻو غلط نه هو (ڏسو: “Atom through the age – part 2”؛ “Young Technician” No. 8/2015). شروعات ۾، پروٽان ۽ "پروٽن" جي نالن جي وچ ۾ اڃا به وهڪري هئي.

4. فوٽو سيلز ختم ٿيڻ تي - انهن جي ڪم جو بنياد فوٽو اليڪٽرڪ اثر آهي (تصوير: Ies / Wikimedia Commons)

هر شي جي اجازت ناهي

رترفورڊ جي ماڊل ان جي ظاهر ٿيڻ وقت هڪ "پيدائشي خرابي" هئي. ميڪسويل جي اليڪٽرروڊائينامڪس جي قانونن (جي تصديق ٿيل آهي ته ريڊيو براڊڪاسٽنگ اڳ ۾ ئي ان وقت ڪم ڪري رهي هئي)، هڪ اليڪٽران هڪ دائري ۾ حرڪت ڪري هڪ برقي مقناطيسي لهر کي ريڊيٽ ڪرڻ گهرجي.

اهڙيء طرح، اهو توانائي وڃائي ٿو، جنهن جي نتيجي ۾ اهو نيوڪيوس تي پوي ٿو. عام حالتن ۾، ايٽم شعاع نه ٿا ٿين (اسپيڪٽرا ٺهندا آهن جڏهن تيز گرمي پد تي گرم ڪيو ويندو آهي) ۽ ايٽمي تباهيون ڏسڻ ۾ نه اينديون آهن (هڪ اليڪٽران جي اندازي مطابق زندگي هڪ سيڪنڊ جي هڪ ملين کان گهٽ آهي).

رترفورڊ جي ماڊل ذرڙن جي پکيڙڻ واري تجربي جي نتيجي جي وضاحت ڪئي، پر اڃا تائين حقيقت سان مطابقت نه رکي.

1913 ۾، ماڻهن کي حقيقت ۾ "استعمال" ڪيو ويو آهي ته مائڪروڪوزم ۾ توانائي ورتي ويندي آهي ۽ ڪنهن به مقدار ۾ نه، پر حصن ۾، جنهن کي ڪوانٽا سڏيو ويندو آهي. انهيءَ بنياد تي، ميڪس پلانڪ گرم جسمن (1900) ۽ البرٽ آئن اسٽائن (1905) ڦوٽو اليڪٽرڪ اثر جي رازن جي وضاحت ڪئي، يعني روشن ٿيل ڌاتن ذريعي اليڪٽرانن جو اخراج (4).

5. ٽينٽيلم آڪسائيڊ ڪرسٽل تي اليڪٽران جي تفاوت واري تصوير ان جي سميٽري ساخت کي ڏيکاري ٿي (تصوير: Sven.hovmoeller/Wikimedia Commons)

28 سالن جي ڊنمارڪ فزڪسسٽ نيلس بوهر رترفورڊ جي ايٽم جي ماڊل کي بهتر ڪيو. هن تجويز ڪيو ته اليڪٽران صرف مدار ۾ هلن ٿا جيڪي ڪجهه توانائي جي حالتن کي پورا ڪن ٿا. ان کان علاوه، اليڪٽران تابڪاري نه ڪندا آھن جيئن اھي ھلندا آھن، ۽ توانائي صرف جذب ۽ خارج ٿيندي آھي جڏھن مدار جي وچ ۾ بند ڪيو وڃي. اهي مفروضا ڪلاسيڪل فزڪس جي تضاد ۾ هئا، پر انهن جي بنياد تي حاصل ڪيل نتيجا (هائڊروجن ايٽم جي ماپ ۽ ان جي اسپيڪٽرم جي لائينن جي ڊگھائي) تجربي سان مطابقت رکندڙ ثابت ٿيا. نئون ڄاول ماڊل ايٽمي.

بدقسمتي سان، نتيجا صرف هائڊروجن ايٽم لاء صحيح هئا (پر سڀني چشمي مشاهدي جي وضاحت نه ڪئي). ٻين عنصرن لاءِ، حساب ڪتاب جا نتيجا حقيقت سان مطابقت نه رکندا. اهڙيء طرح، physicists اڃا تائين ايٽم جو هڪ نظرياتي ماڊل نه هو.

يارهن سالن کان پوءِ اسرار پڌرا ٿيڻ لڳا. فرينچ فزڪسسٽ لودوڪ ڊي بروگلي جو ڊاڪٽريٽ مقالو مادي ذرڙن جي موج جي خاصيتن تي ٻڌل آهي. اهو اڳ ۾ ئي ثابت ٿي چڪو آهي ته روشني، موج جي عام خاصيتن کان علاوه (تفصيل، اضطراب)، پڻ ذرڙن جي مجموعن وانگر ڪم ڪري ٿي - فوٽونز (مثال طور، اليڪٽران سان لچڪدار ٽڪر). پر ماس شيون؟ اها تجويز هڪ شهزادي لاءِ هڪ پائيپ جي خواب وانگر لڳي ٿي، جيڪو هڪ فزڪسسٽ ٿيڻ چاهي ٿو. بهرحال، 1927 ۾ هڪ تجربو ڪيو ويو جنهن جي تصديق ڪئي وئي ڊي بروگلي جي مفروضي - اليڪٽران بيم هڪ ڌاتو ڪرسٽل تي ڦهليل آهي (5).

ايٽم ڪٿان آيا؟

ٻين وانگر: بگ بينگ. طبعيات جي ماهرن جو خيال آهي ته لفظي طور تي ”زيرو پوائنٽ“ کان سيڪنڊ جي هڪ حصي ۾ پروٽان، نيوٽران ۽ اليڪٽران، يعني جزوي ايٽم ٺهي ويا. ٿورن منٽن کان پوءِ (جڏهن ڪائنات ٿڌي ٿي ۽ مادي جي کثافت گهٽجي وئي)، نيوڪلون پاڻ ۾ مليا، هائيڊروجن کان سواءِ ٻين عنصرن جو مرڪز بڻيو. هيليم جو سڀ کان وڏو مقدار ٺهيل هو، انهي سان گڏ هيٺيان ٽن عناصر جا نشان. صرف 100 XNUMX کان پوءِ ڪيترن ئي سالن تائين ، حالتن اليڪٽرانن کي نيوڪيلي سان پابند ڪرڻ جي اجازت ڏني - پهريون ايٽم ٺهي ويا. مون کي ايندڙ هڪ ڊگهو انتظار ڪرڻو پيو. کثافت ۾ بي ترتيب ڦيرڦار، کثافت جي ٺهڻ جو سبب بڻيا، جيڪي ظاهر ٿيا، وڌيڪ ۽ وڌيڪ مادي کي متوجه ڪيو. جلد ئي، ڪائنات جي اونداھين ۾، پھريون تارا پکڙجي ويا.

اٽڪل هڪ ارب سالن کان پوءِ، انهن مان ڪي مرڻ لڳا. انهن جي نصاب ۾ اهي پيدا ٿيا ائٽم جو مرڪز لوهه تائين. هاڻي، جڏهن اهي مري ويا، انهن کي سڄي علائقي ۾ ڦهلائي ڇڏيو، ۽ خاڪ مان نوان تارا پيدا ٿيا. انهن مان سڀ کان وڏو هڪ شاندار آخر هو. سپرنووا ڌماڪن دوران، نيوڪيلي ايترا ذرڙن سان بمباري ڪئي وئي جو تمام وڏا عنصر به ٺهي ويا. انهن نئين تارن، سيارو، ۽ ڪجهه دنيا تي - زندگي ٺاهي.

مادي لهرن جو وجود ثابت ٿي چڪو آهي. ٻئي طرف، هڪ ائٽم ۾ هڪ اليڪٽران کي بيٺل موج سمجهيو ويندو هو، جنهن جي ڪري اهو توانائي جي شعاع نه ڪندو آهي. حرڪت ڪندڙ اليڪٽران جي موج جا خاصيتون اليڪٽران خوردبيني ٺاهڻ لاءِ استعمال ڪيون ويون، جن ان کي پهريون ڀيرو ايٽم ڏسڻ ممڪن بڻايو (6). ايندڙ سالن ۾، ورنر هيسنبرگ ۽ ارون شروڊنگر جي ڪم (ڊي بروگلي جي مفروضي جي بنياد تي) مڪمل طور تي تجربي جي بنياد تي ايٽم جي اليڪٽران شيل جي نئين ماڊل کي ترقي ڪرڻ ممڪن ڪيو. پر اهي سوال مضمون جي دائري کان ٻاهر آهن.

عالمن جو خواب پورو ٿيو

قدرتي تابڪاري تبديليون، جن ۾ نوان عنصر ٺھيل آھن، 1919 صديءَ جي پڇاڙيءَ کان معلوم ٿي رھيا آھن. XNUMX ۾، ڪجھھ آھي جيڪو صرف فطرت جي قابل آھي ھاڻي تائين. هن دور ۾ ارنيسٽ رترفورڊ مادي سان ذرڙن جي رابطي ۾ مصروف هو. تجربن دوران، هن ڏٺو ته پروٽون نائيٽروجن گيس سان شعاع جي نتيجي ۾ ظاهر ٿيا.

رجحان جي واحد وضاحت هيليم نيوڪلئي (هڪ ذرو ۽ هن عنصر جي هڪ آئسوٽوپ جو مرڪز) ۽ نائٽروجن (7) جي وچ ۾ رد عمل هو. نتيجي طور، آڪسيجن ۽ هائيڊروجن ٺھيل آھن (هڪ پروٽون سڀ کان ھلڪو آئوٽوپ جو مرڪز آھي). Alchemists جي transmutation جو خواب سچو ٿي چڪو آهي. ايندڙ ڏهاڪن ۾، عناصر پيدا ڪيا ويا جيڪي فطرت ۾ نه مليا آهن.

قدرتي تابڪاري تياريون جيڪي اي-ذريات کي خارج ڪنديون آهن اهي هاڻي هن مقصد لاءِ مناسب نه هيون (هڪ ٿلهي مرڪز جي ڪولوم بيريئر ايتري وڏي هوندي آهي جو هڪ هلڪي ذرات انهن جي ويجهو پهچي سگهي). تيز رفتار، ڳري آئسوٽوپس جي نيوڪليس کي وڏي توانائي فراهم ڪندي، "ڪيميائي ڀاڻ" ۾ تبديل ٿي ويا، جن ۾ اڄ جي ڪيمسٽن جي ابن ڏاڏن "ڌات جو بادشاهه" حاصل ڪرڻ جي ڪوشش ڪئي (8).

حقيقت ۾، سون بابت ڇا؟ Alchemists اڪثر ڪري ان جي پيداوار لاء خام مال طور پارا استعمال ڪيو. اهو تسليم ڪيو وڃي ٿو ته هن معاملي ۾ اهي هڪ حقيقي "نڪ" هو. اهو هڪ ايٽمي ري ايڪٽر ۾ نيوٽرانن سان علاج ڪيل پارا مان هو ته پهريون ڀيرو مصنوعي سون حاصل ڪيو ويو. ڌاتوءَ جو ٽڪرو 1955ع ۾ جنيوا ائٽمي ڪانفرنس ۾ ڏيکاريو ويو.

تصوير 6. سون جي مٿاڇري تي ايٽم، تصوير ۾ اسڪيننگ سرنگنگ خوردبيني ۾ نظر اچن ٿا.

7. عناصر جي پهرين انساني منتقلي جي اسڪيم

physicists جي حاصلات جي خبر جيتوڻيڪ دنيا جي اسٽاڪ ايڪسچينج تي هڪ مختصر هلچل جو سبب بڻيا، پر سنسڪرت پريس رپورٽن کي رد ڪيو ويو ته هن طريقي سان معدنيات جي قيمت جي باري ۾ معلومات - اهو قدرتي سون جي ڀيٽ ۾ ڪيترائي ڀيرا وڌيڪ قيمتي آهي. ري ايڪٽر قيمتي ڌاتو جي مائن کي تبديل نه ڪندا. پر انهن ۾ پيدا ڪيل آئسوٽوپس ۽ مصنوعي عناصر (طب، توانائي، سائنسي تحقيق جي مقصدن لاء) سون کان وڌيڪ قيمتي آهن.

8. تاريخي سائڪلوٽرون يورينيم کان پوءِ پھرين ڪجھ عناصرن کي ٺاھڻ جو وقتي جدول ۾ (لارنس تابڪاري ليبارٽري، ڪيليفورنيا يونيورسٽي، برڪلي، آگسٽ 1939)

پڙهندڙن لاءِ جيڪي متن ۾ اٿاريل مسئلن کي ڳولڻ چاهيندا، آئون سفارش ڪريان ٿو هڪ مضمونن جو هڪ سلسلو مسٽر توماس سووينسڪي. 2006-2010 ۾ "نوجوان ٽيڪنڪس" ۾ ظاهر ٿيو (عنوان هيٺ "انهن ڪيئن دريافت ڪيو"). نصوص مصنف جي ويب سائيٽ تي پڻ موجود آهن: .

سائيڪل "ايٽم سان گڏ عمر لاءِهن هڪ ياد ڏياريندڙ سان شروع ڪيو ته گذريل صديء کي اڪثر ايٽم جو دور سڏيو ويندو هو. يقينن، ڪو به مادو جي جوڙجڪ ۾ XNUMX صدي جي فزيڪسٽس ۽ ڪيمسٽ جي بنيادي ڪاميابين کي ياد ڪرڻ ۾ ناڪام نٿو ٿي سگهي. بهرحال، تازن سالن ۾، مائڪروڪوزم بابت ڄاڻ تيز ۽ تيزيءَ سان وڌي رهي آهي، ٽيڪنالاجيون ترقي ڪري رهيون آهن جيڪي انفرادي ائٽم ۽ ماليڪيولز کي هٿي وٺرائڻ جي اجازت ڏين ٿيون. اهو اسان کي اهو چوڻ جو حق ڏئي ٿو ته ايٽم جي حقيقي عمر اڃا نه آئي آهي.