پژوهش چگونه یک اتم شکل می‌گیرد؟

[somayeh]

مدل اتمی جوزف تامسون
مدل اتمی تامسون (کیک کشمشی، مدل هندوانه ای)

الکترون با بار منفی، درون فضای ابرگونه با بار مثبت، پراکنده شده‌اند.
اتم در مجموع خنثی است. مقدار بار مثبت با بار منفی برابر است.
این ابر کروی مثبت، جرمی ندارد و جرم اتم به مجموع تعداد پروتون و نوترون آن بستگی دارد.
جرم زیاد اتم از وجود تعداد بسیار زیادی الکترون در آن ناشی می‌شود.

 

[somayeh]

مدل اتمی ارنست رادرفورد
هر اتم دارای یک هستهٔ کوچک است که بیشتر جرم اتم در آن واقع است.
هستهٔ اتم دارای بار الکتریکی مثبت است.
حجم هسته در مقایسه با حجم اتم بسیار کوچک است زیرا بیشتر حجم اتم را فضای خالی تشکیل می‌دهد.
هستهٔ اتم به وسیلهٔ الکترون‌ها محاصره شده است.

 

[somayeh]

مدل اتمی نیلز بور دانمارکی
او یکی از محققان موفّق در این راه بود که با وجود اشتباه بودن مدل او باز هم در خیلی مکان‌ها مانند انرژی اتمی از آن استفاده می‌شود.

اتم دارای هستهٔ کوچک اما سنگین با بار مثبت است.
هسته در اتم در حجم کمی قرار دارد که اطراف آن الکترون‌ها بر روی مدارهایی مانند منظومهٔ شمسی به دور آن می‌چرخند.
اطلاعات جدیدی اضافه شد:

همچنین نیلز بور بر این باور بود که الکترونها بر روی مدارهایی به دور هستهٔ اتم پیوسته در حال گردش اند و این نظریه علاوه بر نارسا بودن، اطلاعات

سودمندی در رابطه با ساختار اتم می‌دهد، منظور از نارسا بودن این است که شکل‌های الکترون‌ها به صورت ناقص ترسیم شده می‌باشد در حالی که امروزه می‌دانیم

نظریهٔ کامل تری با نام مدل لایه‌ای عرضه شده است.

 

[somayeh]

مدل اتمی جیمز چادویک
قطعاً مدل اتمی بور با اشکال قابل توجهی روبرو بود و آن هم نبود نوترون یا ماده‌ای بود که دافعهٔ بین پروتون‌ها در مرکز هسته را از بین ببرد. از اینرو چادویک با تأکید بر درستی مدل منظومه شمسی نیلز بور، با توضیح وجود نوترون در هستهٔ اتم، ایراد آن را برطرف کرد. از آن به بعد اصلاحات دیگری بر روی توضیح هستهٔ اتم انجام نشده است. البته دانشمندان بزرگی همچون اروین شرودینگر، پس از او نظریات اتمی بسیاری ارائه کرده‌اند، ولی هنوز هم (در رابطه با هستهٔ اتم)، کامل‌ترین نظریه متعلق به جیمز چادویک است.

 

[somayeh]

مدل اتمی شرودینگر (لایه‌ای)
یک مدل اتمی است که امروزه پذیرفته شده است ولی هنوز از مدل اتمی بور برای نمایش اتم استفاده می‌شود. در این مدل مانند مدل بور هسته که عمدهٔ جرم اتم را تشکیل داده در مرکز اتم قرار دارد و الکترون‌ها با انرژی‌های مختلف به دور هسته در حال گردش هستند. با این تفاوت که در این مدل الکترون‌ها به شکل ابری که ابر الکترونی نامیده شده است در اطراف هستهٔ اتم و در فضای بسیار بزرگی که قطر آن ۱۰۰۰۰ برابر قطر هستهٔ اتم است در حرکت هستند.

 

[somayeh]

شنیده شدن صدای اتم
محققان دانشگاه صنعتی چالمرز سوئد برای نخستین بار از صوت برای برقراری ارتباط با یک اتم مصنوعی استفاده کردند. تعامل بین اتم و نور پدیده‌ای شناخته شده است و به‌طور وسیعی در دانش کوانتومی به کار می‌رود، با این حال دستیابی به همان میزان تعامل با استفاده از امواج صوتی فرایندی چالش برانگیزتر است. هم‌اکنون، محققان دانشگاه چالمرز موفق به جفت کردن امواج صوتی با یک اتم مصنوعی شده‌اند و این موفقیت با همکاری فیزیک‌دانان نظری و تجربی حاصل شده است.[۱۹]

 

[somayeh]

«پر دلسینگ»، رهبر تیم تحقیقاتی تجربی، در این باره گفت: با صحبت کردن و گوش دادن به اتم‌ها دریچهٔ جدیدی را به جهان کوانتومی گشوده‌ایم. هدف بلندمدت ما مهارکردن فیزیک کوانتومی‌است به‌طوری که بتوانیم از قوانین آن نهایت استفاده را بکنیم به‌طور مثال، در ساخت رایانه‌های بی‌نهایت پرسرعت به‌کار ببریم. ما این کار را با خلق مدارهای الکتریکی انجام می‌دهیم که از قوانین کوانتومی تبعیت می‌کند.[۲۰] وی ادامه داد: یک اتم مصنوعی مثالی از چنین مدار الکتریکی کوانتومی است و درست مانند یک اتم طبیعی می‌توان آن را با انرژی شارژ کرد. این انرژی معمولاً در شکل یک ذره ساطع می‌شود که این ذره، معمولاً یک ذره نور است. با این حال، اتم موجود در آزمایش دانشمندان دانشگاه چالمرز برای ساطع‌کردن و جذب‌کردن انرژی در شکل صوت طراحی شده بود. جزئیات این موفقیت علمی در مجلهٔ ساینس منتشر شد.[۲۱]