تعريف الذرة
الذرة تمثل أصغر وحدة في العنصر الكيميائي، والتي تحتفظ بخواص ذلك العنصر. تتكون الذرة من شحنات سالبة، تُعرف بالإلكترونات، تدور حول نواة إيجابية الشحنة في المركز. لقد نال تركيب الذرة اهتماماً واسعاً من العلماء والباحثين، مما أسفر عن اكتشافات عديدة حول بنيتها، وظهرت فروع علمية جديدة تحمل نظريات خاصة بها. سوف نستعرض في هذا المقال مكونات الذرة وتركيبها.
مكونات الذرة
تتكون الذرة من عدة عناصر رئيسية هي: النواة، والإلكترونات التي تدور في مدارات حول النواة، حيث تكون المسافة بينها وبين النواة كبيرة نسبياً. داخل النواة، يوجد جسيمات تُعرف بالبروتونات والنيوترونات.
الإلكترونات
تشبه الإلكترونات في حركتها الأرض التي تدور حول محورها وحول الشمس، حيث تدور الإلكترونات بشكل متواصل ودقيق في مدارات معينة. هناك العديد من الإلكترونات تدور في مساحة ضئيلة للغاية، مما يجعل رؤيتها أمراً صعباً، وتتسبب هذه الحركة في خلق تفاعلات معقدة داخل الذرة. يميز الإلكترونات أنها تحيط بالذرة بشكل يشبه درعاً من الشحنات الكهربائية، مما يجعل أي حادث داخل الذرة نادراً وقائماً على مخاطر كبيرة، إذ أن حدوث أي خلل قد يؤدي لكارثة. تدور الإلكترونات حول النواة بسرعة مركبة تصل إلى 1,000 كم/ثانية، مما يجعل التصادم بينها أمراً مستحيلاً.
الكواركات
تحتوي البروتونات والنيوترونات الموجودة في نواة الذرة على جسيمات أصغر تُعرف باسم (الكواركات). كان يُعتقد سابقاً أن النيوترونات والبروتونات هي أصغر الوحدات، لكن اكتشاف الكواركات، والتي تشكّل البروتونات والنيوترونات، أدى إلى تأسيس فرع جديد في الفيزياء يسمى فيزياء الجسيمات، الذي يدرس الجسيمات دون الذرية وحركتها. لا يمكن للكواركات في البروتونات الانفصال عن بعضها لمسافات طويلة، بسبب القوة النووية الشديدة التي تحافظ على تماسكها، والتي تعمل كرباط مرن بين الكواركات.
مقارنة بين أحجام مكونات الذرة
عندما تتجمع الذرات المكونة لجسم الإنسان، تصبح قريبة جداً بحيث لا يمكن لمسها، مما يجعل من الصعب رؤيتها بالعين المجردة. يكون حجمها حينها صغيراً للغاية، مثل حجم جزيء الغبار، والذي يبلغ عدة أجزاء من ألف جزء من المليمتر. تمثل هذه الخصائص أيضاً مصير النجوم التي نفد وقودها النووي، حيث يتقلص حجمها ويطلق عليها الأقزام البيضاء. هذه النجوم صغيرة الحجم وقليلة اللمعان، لذا تتميز بكثافة عالية. مع مرور الوقت، وبعد تفاعلات متعددة، يمكن أن يتقلص القزم الأبيض ليصبح نجمًا نيوترونيًا، الذي يعد جرمًا سماويًا متوسط القطر بحجم يصل إلى حوالي عشرين كيلومتراً.