إرنست رذرفورد: أبو الفيزياء النووية ومكتشف نواة الذرة

إرنست رذرفورد اسم لا يمكن فصله عن فجر الفيزياء الحديثة. ففي عالم كانت فيه الذرة تعتبر جسيم غير قابل للتجزئة. جاء رذرفورد ليزيح الستار عن حقيقة مذهلة. غيرت فهمنا للكون فلم يكن مجرد عالم بل كان رائد ومستكشف جريئ و قاد بعقله الفذ ثورة في الفيزياء النووية.

ماذا فعل إرنست رذرفورد؟

لقد كان إرنست رذرفورد بطل حقيقي في ساحة الاكتشافات العلمية ففي بداية القرن العشرين. كان نموذج طومسون للذرة. هو السائد والذي كان يصف الذرة بأنها كرة متجانسة موجبة الشحنة تتخللها إلكترونات سالبة الشحنة شبيهة بـ “كعكة الزبيب”. لكن رذرفورد لم يقتنع بهذا النموذج وقرر إجراء تجربة حاسمة لاختبار صحته فكانت هذه التجربة الشهيرة تعرف باسم “تجربة صفيحة الذهب” حيث قام بقذف جسيمات ألفا وهي جسيمات موجبة الشحنة على شريحة رقيقة جدًا من الذهب.

كانت النتيجة مذهلة وغير متوقعة بالمرة حيث مرت معظم الجسيمات عبر الشريحة دون أن تنحرف. بينما ارتدت نسبة صغيرة جدًا منها بزوايا حادة. وكأنها اصطدمت بشيء صلب فقد كانت نتائج هذه التجربة تمثل ثورة علمية حقيقية. وصف إرنست رذرفورد النتائج بقوله. “كان الأمر أشبه بإطلاق قذيفة مدفع على منديل ورقي فترتد القذيفة وتصيبك” فهذا الوصف البليغ يعكس حجم المفاجأة التي شعر بها و استنتج رذرفورد من هذه النتائج أن الذرة ليست كتلة صلبة كما كان يعتقد بل هي في معظمها فراغ وأن كتلتها وشحنتها الموجبة تتركز في منطقة صغيرة وكثيفة في مركزها و أطلق عليها اسم “النواة”.

تعرف أيضًا على: فون نيومان: عالم الرياضيات الذي أسس الحوسبة الحديثة ونظرية الألعاب

اكتشاف النواة وأول تحويل اصطناعي للعناصر

كان هذا الاكتشاف بمثابة حجر الزاوية في الفيزياء النووية وفتح الباب أمام فهم أعمق للتركيب الذري فلم تتوقف إنجازات إرنست رذرفورد. عند هذا الحد فبعد اكتشافه للنواة واصل أبحاثه الرائدة في عام 1919 و نجح في تحقيق أول عملية تحويل اصطناعي لعنصر كيميائي حيث قام بقذف جسيمات ألفا على غاز النيتروجين مما أدى إلى تحويله إلى أكسجين.

هذا الإنجاز يعرف باسم “تحويل النيتروجين” وأثبت أن النواة يمكن تغييرها مما يمهد الطريق أمام تفاعلات الانشطار والاندماج النووي فكانت هذه الاكتشافات هي التي جعلت منه أبو الفيزياء النووية. وعلى الرغم من فشل نموذج رذرفورد في تفسير استقرار الذرة إلا أن اكتشافه للنواة يظل واحد من أعظم الإنجازات في تاريخ العلم.[1]

تعرف أيضًا على: بليز باسكال: عالم فيزياء ورياضيات وفيلسوف

من هو إرنست رذرفورد؟

ولد إرنست رذرفورد تاريخ ومكان الميلاد. في 30 أغسطس 1871 في برايتواتر نيوزيلندا. وكانت نشأته في بيئة ريفية بسيطة لكن شغفه بالعلوم كان واضح منذ صغره فحصل على منحة دراسية للدراسة في جامعة كانتربري في نيوزيلندا حيث أظهر موهبة فذة في الفيزياء والرياضيات  فبعد تخرجه حصل على منحة أخرى للدراسة في مختبر كافنديش بجامعة كامبريدج في إنجلترا تحت إشراف العالم الشهير جوزيف جون طومسون مكتشف الإلكترون.

كانت هذه الفترة حاسمة في حياته المهنية. حيث تعلم أساليب البحث المتقدمة وأجرى تجاربه الأولى في مجال النشاط الإشعاعي فكان إرنست رذرفورد. معروف بأسلوبه العملي والمباشر في التعامل مع المشكلات العلمية. فلم يكن يفضل النظريات المعقدة بل كان يميل إلى إجراء التجارب المباشرة للوصول إلى الحقائق فكانت شخصيته قوية ومفعمة بالحماس وكان مصدر إلهام لطلابه وزملائه فعمل معه الكثير من العلماء البارزين الذين أصبحوا فيما بعد أسماء لامعة في مجال الفيزياء مثل نيلز بور وجيمس تشادويك.

تعرف أيضًا على: لايبنتز: الفيلسوف والعالم الذي أسس حساب التفاضل والتكامل وغيّر مسار الفلسفة

فكان رذرفورد يمتلك قدرة فريدة على تحويل الأفكار المعقدة إلى تجارب بسيطة ومفهومة وهذا ما جعله معلم وموجه استثنائي. فقد حصل إرنست رذرفورد. على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1908 وليس الفيزياء كما قد يظن البعض تقدير لأبحاثه في ماذا اكتشف العالم رذرفورد. حول تحلل العناصر الكيميائية والنشاط الإشعاعي.

كانت هذه الجائزة اعتراف دولي بعبقريته فعلى الرغم من أن جائزة نوبل كانت تقدير لأبحاثه الكيميائية إلا أن إسهاماته في الفيزياء النووية. كانت هي الأكثر تأثير وأهمية والتي غيرت نظرتنا للكون فلم يكن مجرد عالم يبحث عن الحقيقة بل كان معلم قاد جيل جديد من العلماء الذين واصلوا بناء الصرح الذي أسسه، مما يجعله واحد من أعظم العقول في التاريخ.[2]

تعرف أيضًا على: إسحاق نيوتن: مكتشف الجاذبية وقوانين الحركة

هل عمل إرنست رذرفورد مع أوبنهايمر؟

لم يعمل إرنست رذرفورد مع جوليوس روبرت أوبنهايمر بشكل مباشر ولكن كانت هناك علاقة غير مباشرة. بينهما فكان رذرفورد في ذروة مسيرته المهنية في الوقت الذي كان فيه أوبنهايمر شاب يدرس الفيزياء النظرية. و كان رذرفورد عالم تجريبي في المقام الأول بينما كان أوبنهايمر عالم نظري. كانت أبحاث رذرفورد في مجال النشاط الإشعاعي. وتحويل العناصر هي الأساس الذي بنيت عليه الأبحاث اللاحقة في مجال الفيزياء النووية والتي قادت في النهاية إلى مشروع مانهاتن وتطوير القنبلة الذرية الذي كان أوبنهايمر مديره العلمي.

بمعنى آخر يمكن القول إن رذرفورد وضع الأساس النظري والتجريبي الذي سمح لعلماء. مثل أوبنهايمر بالانطلاق في أبحاثهم فبدون اكتشاف رذرفورد للنواة وفهم طبيعة تحلل العناصر. لما كان العلماء قادرين على فهم كيفية إطلاق الطاقة النووية و لم يكن رذرفورد يرى في أبحاثه تطبيق عسكري. بل كان مهتم بالبحث عن الحقائق الأساسية للكون.

رذرفورد والأبحاث الأساسية

الأساس النظري والتجريبي للفيزياء النووية.

أوبنهايمر والتطبيق العسكري

مشروع مانهاتن وتطبيق الأفكار النووية.

تباين الأهداف والرؤى

التركيز على الاكتشاف النقي مقابل التطبيقات العسكرية والأخلاقية.

العلاقة بين عالميْن

تطور الأفكار العلمية: من رذرفورد إلى أوبنهايمر.

تعرف أيضًا على: توما الأكويني: مساهماته في الفلسفة واللاهوت

لماذا يظهر إرنست رذرفورد على ورقة الـ 100 دولار؟

في الواقع إرنست رذرفورد لا يظهر على ورقة الـ 100 دولار أمريكي. فهذه معلومة غير صحيحة فقد تم تصويره على ورقة الـ 100 دولار النيوزيلندي و هذا التكريم يأتي تقدير لإسهاماته العظيمة. كواحد من أهم العلماء في تاريخ نيوزيلندا. إن وجود صورته على العملة الرسمية لبلده يعكس مدى فخر النيوزيلنديين بإنجازاته العلمية التي غيرت العالم. و يظهر رذرفورد على وجه الورقة النقدية بينما تظهر على الجانب الآخر صور لمختبره في نيوزيلندا وجوائز نوبل التي حصل عليها.

لقد كان إرنست رذرفورد أكثر من مجرد عالم. بل كان بطل قومي في وطنه. فإن تكريمه بهذه الطريقة يوضح قيمة العلم والمعرفة في الثقافة النيوزيلندية و يعتبر رمز للعبقرية والتفاني ومثال للأجيال القادمة من العلماء و على الرغم من أن إنجازاته كانت عالمية إلا أن بلده لم ينسي إرنست رذرفورد. وقررت تخليد ذكراه بهذه الطريقة المميزة.

ويعتبر وضع صورة رذرفورد على ورقة الـ 100 دولار النيوزيلندي بمثابة رسالة واضحة. إنها تذكير دائم بأن الاكتشافات العلمية ليست مجرد أبحاث أكاديمية بل هي إنجازات يمكن أن تغير مسار التاريخ وتستحق التكريم فهذا التكريم يوضح أيضًا أن قيمة الأفكار يمكن أن تكون أثمن من الثروة المادية وأن العقول التي تضيء دروب المعرفة تستحق أعلى أشكال الاحترام والتقدير.

ويعتبر إرنست رذرفورد. حقًا “أبو الفيزياء النووية” فقد كانت اكتشافاته بدء من نواة الذرة وصول إلى تحويل العناصر بمثابة ثورة علمية حقيقية غيرت نظرتنا للكون. و على الرغم من أن لماذا فشل نموذج رذرفورد في تفسير بعض الظواهر إلا أن هذا الفشل قاد إلى تطورات لاحقة في الفيزياء الكمومية.

تعرف أيضًا على: خوسيه ريزال: بطل الاستقلال والفيلسوف الوطني للفلبين

وختاماً لقد ترك إرنست رذرفورد. وراءه إرث فكري لا يقدر بثمن. فليس فقط من خلال اكتشافاته بل من خلال جيل من العلماء الذين قام بتدريبهم وألهمهم. فإن قصته هي شهادة على قوة الفضول العلمي والتفاني في السعي وراء الحقيقة وهي تذكير بأن أعظم الإنجازات تأتي غالبًا من العقول التي لا تتردد في طرح الأسئلة الصعبة.

أسئلة وأجوبة عن إرنست رذرفورد

من هو إرنست رذرفورد؟

هو عالم فيزياء بريطاني من أصل نيوزيلندي يعتبر مؤسس الفيزياء النووية ومكتشف نواة الذرة.

ماذا اكتشف العالم رذرفورد؟

اكتشف نواة الذرة من خلال تجربة صفيحة الذهب الشهيرة. كما اكتشف أن الذرة معظمها فراغ ونجح في تحقيق أول تحويل اصطناعي لعنصر كيميائي.

لماذا يظهر إرنست رذرفورد على ورقة الـ 100 دولار؟

هذه معلومة خاطئة فهو لا يظهر على ورقة الـ 100 دولار أمريكي. بل على ورقة الـ 100 دولار النيوزيلندي تقدير لإسهاماته العلمية في وطنه.

ما هو سبب فشل نموذج رذرفورد؟

فشل نموذجه في تفسير استقرار الذرة حيث كان من المفترض أن تفقد الإلكترونات الطاقة وتنهار في النواة وهو ما لا يحدث في الواقع.

هل عمل إرنست رذرفورد مع أوبنهايمر؟

لا لم يعمل معه مباشرة ولكن كانت أبحاث رذرفورد في مجال الفيزياء النووية هي الأساس الذي بني عليه مشروع مانهاتن الذي قاده أوبنهايمر.

• britannica Ernest Rutherford -بتصرف
• ebsco Ernest Rutherford -بتصرف

مشاركة المقال

وسوم