جميعنا يعرف ان كل المواد في كوننا العظيم تتكون من جزيئات دقيقة لا ترى بالعين المجردة, والتي تتشكل بفعل اتحاد الذرات وهذه الذرات تتكون من جسيمات متناهية الصغر وهذه الجسيمات الدقيقة هي المسئولة عن خواص المواد الفيزيائية والكيميائية, والتي تعطي المادة شكلها النهائي الي يظهر امام اعيننا في الطبيعة. فكيف يتم الكشف عن هذه الجسيمات ودراسة خواصها والتعرف على الية ارتباطها ببعضها البعض, هذه الاسئلة طالما حيرت العلماء منذ القدم واثارت فضول الفيزيائيين ودفعتهم للعمل الجاد والدؤوب لاختراع واستحداث طرق واجهزة قادرة على رؤية تفاصيل المركبات والذرات وطريقة انتقالها واتحادها مع بعضها البعض والتعرف على خصائصها المختلفة.
وفي هذا المقال سنعرض لكم اول جهاز تم استخدامه للتعرف على هذه الجسيمات الصغيرة وطريقة عمله وسنتعرف ايضا على العلماء الذين ساهموا في تطويره.
أول جهاز تم استخدامه للكشف عن الجسيمات
هناك عدة طرق قام بها العلماء والفيزيائيون منذ القدم وذلك للكشف عن جسيمات الذرة متناهية الصغر ودراسه مكوناتها وخصائصها الفيزيائية والكيمائية ,ولعل اولها كان للعالم جايجر الذي اهترع ما يعرف بـ “عداد جايجر” الذي كان يراقب الضوء المنبعث من الجسيمات المشحونة مثل الالكترونات, عندما تضرب مواد مجهزة على نحو خاص فقد تمكن جايجر من عد هذه الانبعاثات ليستدل بها على حركة واعداد الاكترونات في الذرات المختلفة.
بعد ذلك قام العالم “ريذرفود” باكتشاف الذرة عن طريق حزم جسيمات الفا ,وكيف تشتت بزوايا مختلفة طبقا لشحنة الاجسام التي تم قذف الذرات بها, وبذلك تم وضع حجر الاساس لكي يتوصل العلماء بعدها لفكرة الجهاز الذي استخدم في الكشف عن الجسيمات.
يتم فحص هذه الجسيمات الصغيرة والتعرف عليها عن طريق جهاز يسمى جهاز كاشف الجسيمات ويسمى باللغة الانجليزية Particle detector يتكون هذا الكاشف بكل بساطة من انبوب من النحاس مفرغ من الهواء وبداخله سلك رفيع, وتقوم فكرته على تمرير شحنة كهربائية بسيطة تولد مجالا مغناطيسيا داخل الانبوب النحاسي المفرغ من الهواء وتنتج الايونات التي بدورها تنجذب نحو السلك ,فتزيد سرعتها مما يولد مجالا مغناطيسا اقوى, وبذلك تنتج شحنة كهربائية قابلة للقياس عن طريق فولتميتر موصول بنهاية السلك.
وهناك جهاز اخر يعد من اوائل الكواشف عن الجسيمات ويهدف لتتبع اثر حركة الجسيمات المشحونة, وهو يعتمد على ما يعرف بالغرفة الضبابية ,والتي هي عبارة عن غرفة غاز مشبعة ببخار الماء وموزدة بمكبس ليتم سحب هذا الغاز من داخل الغرفة, مما يعمل على تمدد سريع لبخار الماء وخفض درجة حرارته, يتم وضع جسم مشع داخل هذه الغرفة, وحينما تنطلق جسيمات الفا وبيتا من هذا الجسم المشع داخل هذه الغرفة الضبابية, فإن قطرات بخار الماء البارد تتأين, وتظهر هذه القطرات في مسارها كما تبدو ذرات الغبار من خلال اشعة الشمس, فبذلك يتم دراسة حركة الجسيمات وطريقة انتقالها عبر الهواء, ومع تطور العلم وظهور كاميرات ذات دقة تصوير عالية تم تصوير هذه الجسيمات على هيئة فيديو من خلال اشرطة الفيديو الحساسة ليتمكن العلماء من فهمها وردلستها بشكل مفصل وواضح.
بعد ذلك ومع التقدم التكنولوجي تم اختراع المسرعات بانواعها المختلفة واجهزة تتبع الذرات وتطويرها والكثيير من الاجهزة المستخدة في هذا المجال وما زال العلم في تطور مستمر للكشف عن خفايا هذا الكون العظيم.
وفي ختام هذا المقال نرجو اننا قد افدناكم ولو بجزء بسيط فيما يخص الاجهزة الأولى لالتي استخدمها العلماء والفيزيائيون في الكشف عن الجسيمات وطريقة عمل هذه الاجهزة.