کاربر:Masoudn20
از ویکیپدیا، دانشنامهٔ آزاد.
عنوان پیوندعنوان پیوند- كهكشان شگفتيها
تمام مواد و اجسام اطراف ما از ذرات بسيار ريزي به نام اتم تشكيل شده اند . تئوري اتمي بيش از 2500 سال دستخوش تغيير و تحول بوده است . نظريه اتمي براي نخستين بار توسط دموكريتوس مطرح شد . وي معتقد بود كه مواد از ذرات بسيار ريز و تقسيم ناپذير تشكيل شده است و به همين دليل اين ذرات را اتم ناميد . وي مي پنداشت كه اتم هاي مايع ، نرم ولطيف اند اما اتم هاي جامد ، سخت هستند . نقطه مقابل نظريه دموكريتوس ، نظريه ارسطو بود ، وي معتقد بود كه مواد يكپارچه و پيوسته هستند كه او اين پكپارچگي را هالي ناميد . مطابق اين نظريه ، هالي آن قدر تقسيم پذير است كه در تجزيه آن ديگر چيزي بنام اتم باقي نمي ماند .
نظريه ارسطو تا به قرن هاي شانزدهم طرفدار داشت . در اين بازه زماني ، نظريه اتمي طرفداراني نيز داشت .
بويل با تكيه بر انديشه ذرات گاز و رفتار آن ها و همچنين در صحنه شيمي ، آنتوان لاو وازيه با انجام آزمايش هايي ، نظريه اتمي را تقويت كردند .
در اين هنگام جان دالتون ، با استناد به آزمايش هاي خود ، نظريه اتمي خود را مطرح ساخت . به موجب اين نظريه :
1 - تمام مواد از ذرات بسيار ريزي به نام اتم تشكيل شده اند .
2 - اتم هاي يك عنصر از نظر جرم و نوع يكسان هستند اما اتم هاي عناصر مختلف از نظر جرم و نوع كاملاً متفاوت هستند .
3 - اتم تقسيم ناپذير است .
اين نظريه توانست به بسياري از شيمي دانان در انجام آزمايش هاي خود كمك كند . با استناد به اين نظريه ، شيمي دان ها توانستند تركيبات مولكولي مواد را كشف كنند و همچنين قانون پايستگي جرم را در واكنش هاي شيميايي بكار ببرند .
در اواسط قرن نوزدهم ، عده از دانشمندان با انجام آزمايش هايي ، تقسيم ناپذير بودن اتم را رد كردند و پي بردند كه اتم از ذرات بسيار ريزي تشكيل شده است . كه به ذرات سازنده اتم ، زير اتمي مي گويند .
براي نخستين بار جان تامسون ، با استفاده از لامپ پرتو كاتدي ، به ماهيت زير اتمي ها پي برد . وي به دو سر الكترود مثبت و منفي لامپ ، اختلاف پتانسيل الكتريكي وصل كرد ، و مشاهده كرد كه پرتو كاتدي از الكترود منفي ( كاتد ) به الكترود مثبت ( آند ) مي رود . سپس در مسير پرتو كاتدي ميدان مغناطيسي قرار داد و مشاهده كرد كه پرتو كاتدي به سمت قطب مثبت منحرف مي شود . و همچنين در اين مسير ، توربين پرّه دار قرار داد و بر اثر برخورد پرتو به توربين ، توربين شروع به حركت مي كرد .
وي با تكيه بر آزمايش هاي خود به اين نتيجه رسيد كه ذرات سازنده پرتو كاتدي داراي بارالكتريكي منفي هستند و همچنين علاوه بر ماهيت موجي كه پرتو دارد ، ماهيت ذره اي نيز از حود نشان مي دهد . تامسون اين ذرات منفي را ، الكترون ناميد .
و بعد ها وي دريافت كه ذرات سازنده پرتو كاتدي در تمام مواد وجود دارند . وي با استناد بر استنتاج هاي خود نظريه اتمي خود را مطرح ساخت . مطابق اين مدل ، اتم از بار الكتريكي منفي ( الكترون ) و بار الكتريكي مثبت تشكيل شده است كه به صورت يكنواخت در سراسر اتم پخش شده است .
اما دو سه سال بعد از آن رادرفورد با انجام آزمايشي ، مدل اتمي تامسون را رد كرد . او در آزمايش خود ، پرتو آلفا را ، كه داراي بار الكتريكي منفي است ، به ورقه نازك طلا گسيل داد ، بر اثر اين برخورد ، بخش عظيمي از پرتو از ورقه عبور كرد ، اما قسمت ناچيزي از آن ، بر اثر بر خورد ، منعكس و يا منحرف شد . وي با تكيه بر اين استنتاج ، مدل اتمي خود را در صحنه رقابت مطرح ساخت . بخش عظيمي از فضا اتم خالي است و به همين دليل بخش عظيمي از پرتو آلفا بدون انحراف از اتم عبور مي كند ، اما قسمت ناچيزي از اتم توپر و متراكم است كه داراي بار الكتريكي مثبت است و هنگامي كه پرتو آلفا به آن برخورد مي كند منعكس مي شود و يا هنگامي كه از نزديكي آن عبور مي كند منحرف مي شود . در اطراف اين منطقه توپر (هسته اتم ) الكترون ها پراكنده شده اند . و علت آنكه چرا هنگامي كه پرتو آلفا از فضاي اطراف هسته عبور مي كند و از كنار الكترون ها بدون هيچ انحرافي به مسير خود ادامه مي دهد آن است ، كه در يك اتم اندازه بارالكتريكي مثبت هسته با مجموع اندازه بار الكتريكي منفي الكترون هاي اطراف آن برابر است . پس مطابق مدل اتمي رادرفورد ، اتم از هسته كه داراي بار الكتريكي مثبت است و در مركز اتم قرار دارد و همچنين الكترون كه در اطراف هسته قرار دارد ، تشكيل شده است .
با پذيرفتن مدل اتمي رادرفورد اين سوال براي دانشمندان پيش آمد ، كه طيف نشري خطي اتم عناصر ، حاصل از چيست ؟
در اين هنگام نيلس بور با پذيرفتن مدل اتمي رادرفورد چنين پيشنهاد داد كه الكترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژي مشخصي قرار دارند و در اين سطوح به دور هسته اتم در حال چرخيدن هستند . انرژي الكترون هايي كه در سطوح انرژي پايين تر به هسته نزديك تر هستند ، نسبت به الكترون هايي كه از هسته دورند ، انرژي كمتري دارند . پس براي انتقال الكترون از سطح انرژي پايين به سطح انرژي بالا ، بايد انرژي معادل اختلاف انرژي بين آن دو سطح ، را به آن الكترون بدهيم . پس انرژي الكترون ها در يك اتم كوانتيده است .
مدل اتمي بور توانست به ما نشان دهد كه طيف نشر خطي كه از اتم عناصر گسيل مي شود ، بر اثر انتقال الكترون ها از سطوح انرژي بالا به سطوح انرژي پايين است ، كه در اين انتقال انرژي الكترون كاهش و به صورت نور و گرما آزاد مي شود . كه اگر اين نور آزاد شده را از منشور عبور دهيم طيف نشري آن مشخص مي شود . بور ، بيشتر مدل اتمي خود را بر اساس آزمايش هايي كه با اتم هاي هيدروژن و هيليم انجام داده بود مطرح مي ساخت به همين دليل مدل اتمي او ( كه به مدل منظومه شمسي معروف است ) براي اتم هاي سنگيني مانند اورانيم ، آهن و ... صدق نمي كرد . در اين هنگام مدل اتمي كوانتمي (يا ابر الكتروني ) به همكاري بسياري از دانشمندان به در عرصه رقابت مطرح شد . از جمله دانشمنداني كه در اين مدل اتمي سهم چشمگيري داشتند ، هايزنبگ ، پلانك و شرودينگر را مي توان نام برد . البته انيشتين با ارائه فرمول هاي خود نيز توانست به اين مدل اتمي كمك كند .
طبق اين مدل اتمي اتم از هسته و الكترون تشكيل شده است ، كه هسته در مركز اتم قرار دارد و الكترون ها در اطراف هسته اتم در سطوح انرژي مشخصي حركت مي كنند ( در اينجا بايد توجه داشت كه همه الكترون ها به دور هسته نمي چرخند بلكه در اطراف آن در حال حركت هستند ) ، اما تعيين دقيق مكان (موضع ) و سرعت ( نوع حركت ) الكترون ها به طور هم زمان و در يك لحظه امكان پذير نيست . الكترون ها در اطراف هسته اتم در فضاي مشخصي حركت مي كنند ، كه به اين فضاي اطراف اتم كه بيشترين احتمال وجود اتم را دارد ، اوربيتال مي گويند . اوربيتال ها در واقع تراز انرژي الكترون ها را مشخص مي كنند . هر كدام از اين اوربيتال ها به چند زير لايه تقسيم مي شوند كه الكترون هاي زير لايه هاي يك اوربيتال ، داراي انرژي يكساني هستند .
در مدل اتمي كوانتمي ، تجسم اتم بسيار مشكل است . به همين دليل بعضي از افراد براي مطالعه دگرگوني هاي اتم در يك واكنش از مدل اتمي بور استفاده مي كنند .
البته مدل كوانتمي را در صفحه هاي سه بعدي (رايانه ) نشان مي دهند .
ورنر هايزنبرگ ، دانشمند آلماني ، خاطر نشان ساخت كه تعيين دقيق الكترون ( موضع ومكان آن ) و همچنين اندازه سرعت آن (نوع حركت ) در يك لحظه امكان پذير نيست .
براي ديدن جسمي وهمچنين تشخيص محل آن كافيست يك فوتون را به سطح آن گسيل كنيم و با انعكاس آن فوتون از سطح و بازگشتش به حسگر هاي مجازي يا حقيقي ( چشم يا هر نوع حسگر مجازي كه رادار ها را دريافت مي كند ) ، موقعيت آن جسم را بازگو مي كند . طبق قوانين پلانك در مورد امواج ، فوتون داراي طول موج و همچنين انرژي مي باشد ، به همين دليل هنگامي كه به سطح جسم برخورد مي كند ، مقداري از انرژي خود را به سطح جسم مقابل منتقل مي كند . اما ممكن است تاثيري بر آن نداشته باشد . ( مانند برخورد نور به سطح آينه وانعكاس آن ) اما اگر بخواهيم موقعيت يا جايگاه احتمالي الكترون ها را در اطراف هسته اتم بيابيم و يك فوتون به الكترون بتابانيم ، الكترون با دريافت مقداري انرژي از فوتون ، سرعتش افزايش مي يابد ، و در نتيجه مي توانيم از جايگاه و محل حركت الكترون مطلع شويم ، اما نمي توانيم از حركت و سرعت آن سخني بگوييم و اگر با انجام آزمايش هايي (از جمله استفاده از ميدان مغناطيسي ) بتوانيم سرعت الكترون را ثبت كنيم ، در اينجا نمي توانيم به طور دقيق محل حركت الكترون را مشخص كنيم . اين بيان به عنوان عدم قطعيت هايزنبرگ شناخته شده است . پس ما در واقع اشكال اوربيتال ها را بر اساس امواجي كه از الكترون ها ساطع مي شود ، مجسم مي كنيم . نوشته شده توسط انجمن فيزيک ساعت 14:52 موضوع مطلب : عمومي لينك ثابت | نظرات (0) يكشنبه ۲۸ اسفند ۱۳۸۴
MRI چيست ؟ MRI=magnetic resonance imaging
يكي از بهترين تكنيكهادر دنياي پزشكي در تشخيص بيماريها استفاده از تصويربرداري تشديد مغناطيسي(MRI)است كه بدون تابش اشعه ايكس مي توان اسكن هاي واضحي از بافتهاي مختلف بدن گرفت .
پديده تشديد مغناطيسي اولين بار تو سط دو فيزيكدان بنامهاي فليكس بلاچ و ادوارد پاركل بطور جداگانه كشف گرديد با اين كشف انها در سال 1952 مفتخر به دريافت جايزه نوبل گرديدند.
سرانجام در سال 1970 دكترريموند دامادين به اين فكر افتاد كه از فراواني اب در بدن براي تصوير برداري به روش تشديد مغناطيسي استفاده كند
در اين روش براي ايجاد يك تصوير سه بعدي بدن از سه جهت تحت تابش يك ميدان مغناطيسي قوي قرار مي گيردكه شدت ان گاهي 60000 برابر شدت ميدان مغناطيس زمين مي باشد.
وچون در تمام اندامهاي بدن به ميزان معيني اب وجوداردبديهي است كه هيدروژنهاي موجود در اب كه دوقطبي هستند تحت تاثيرميدان مغناطيسي قرار گيرندو تقريبا در يك جهت بخط شوندكهاگر در اين حالت به بدن امواج راديويي با فركانس معين بتابانيم سبب توليد يك جريان الكتريكي توسط هيدروژن خواهد شد و مي توان با يك تقويت كننده وكامپيوتر تصويري از ان ناحيه معين بوجود اورد.
پزشكان با استفاده از اين تكنيك ارزشمند توانستند از بافتهاي مختلفي مانند مغز تصاوير واضحي بدست اورند در شكل زير يك اسكن از سر انسان بروش MRIرا ميبينيداگرتوموري در ان باشد ان تومور به صورت لكه اي در تصوير ظاهر خواهد شدكه رنگش با ساير نقاط سر متفاوت است زيرا ميزان هيدرژن تومور با ميزان هيدرژنهاي اطراف فرق ميكند بنابراين پس از تابش امواج راديويي سيگنالها ودر نتيجه تصوير مربوط به ان ايجاد مي شود امروزه پزشكان با استفاده از اين فناوري مي توانند با تشخيص محل لخته شدن خون در قلب و يا مغز از وقوع سكته در انسان جلوگيري كنند.
هنگامي كه بيماري براي اسكن به اين روش اماده ميشود بايد دقت شود كه همراه وي هيچ گونه فلزي نباشد زيرا سبب اختلال در تصوير مي شود.همچنين افرادي كه در دستها يا پاهايشان پلاتين كار گذاشته شده ويا افرادي كه از باطريهاي قلب استفاده ميكنند نبايد از اين روش براي عكس برداري استفاده نمايند.زيرا وسايل فلزي تحت تاثير ميدان مي توانند در بدن حركت كنند. نوشته شده توسط انجمن فيزيک ساعت 14:27 موضوع مطلب : عمومي لينك ثابت | نظرات (0) يكشنبه ۲۸ اسفند ۱۳۸۴ تاريخچه كوانتوم
مقدمه :
فيزيك يكي از علوم بنيادي است وبسياري از مفاهيم آن علوم ديگر را نيز در بر مي گيرد. هر فردي كه بخواهد پيشه اي براي خودانتخاب كند ودر پيشه مورد نظرتوفيق كامل داشته باشدبايد با مفاهيم اوليه فيزيك بخصوص با فيزيك عملي وكاربردي آشنائي داشته باشد.فيزيك علمي است تجربي وپديده هاي مختلفي راكه در جهان رخ مي دهد توصيف مي كند.مابه كمك حواس خودبسياري از پديده هارااحساس مي كنيم ولي پديده هاي بي شماري هم هستند كه درك آنها در حالت معمولي توسط احساس ماامكان پذير نمي باشد. به كمك تجربه وبكارگيري دستگاههاي اندازه گيري وآشكارسازهاي مناسب مي توانيم به وجود اين پديده ها پي ببريم . در اينجا به عنوان مثالي ساده اگرانرژي نوراني وتابشي را درنظربگيريم كه بيشترازهمان ابتدابا آن مواجه بوده است ولي شناخت پديده هاي متعددحاصل از آن با بهره وري مناسب از پديده هاي نوراني به كمك تجربه ومساعي كساني كه در اين مورد تلاش زيادي داشته اندامكان پذيرشده است.ازطرف ديگردرعلوم تجربي مثل فيزيك همانگونه كه از نام آن پيداست بررسي يك پديده به طورتجربي مفهوم نظري وشناخت تئوري مربوطه را ساده ترمي كند.اولويت دادن به كارهاي عملي وآزمايشي در درس فيزيك بخصوص در دوره متوسطه جايگاهي بس ويژه داردچراكه اين دوران نقش بسيار حساسي در شكل گيري آينده هر فرد دارد. فيزيك در اصل يك كلمه يوناني است وبه معني طبيعت مي باشد. در زمانهاي قديم كه همه دانش ها را حكمت مي ناميدند جزئي از معارف بشري را كه به طبيعت مربوط مي شد فيزيك مي خواندند. دكارت دركتاب «اصول فلسفه»درباره تعريف فلسفه مي نويسد كه فلسفه مانند درختي است كه ريشه هاي آن متافيزيك وتنه آن فيزيك است .طبق تعريف . فيزيك علمي است كه هدف آن مطالعه عناصر متشكله ماده وبرهم كنش هاي متقابل اين عنصرها مي باشد. فيزيك پايه علوم است درشيمي زمين شناسي وزيست شناسي از قوانين فيزيكي استفاده مي شود.با دانش فيزيك ماده ي بي جان را تحت بررسي قرار مي دهند وقوانيني را كشف مي كنند كه به صورت عمومي وكلي بيان مي شود.مثلا مي گوئيم همه ي اجسام از اتم تشكيل شده اند كه از هسته والكترون ساخته شده است .دربرسي هاي پيشرفته فيزيكي بايداز رياضيات كمك گرفت .امارياضيات پايه ي فيزيك نيست بلكه رياضيات مثل ابزاري است كه فيزيك از آن استفاده مي شود. بحث وبررسي كوانتوم به منظور فهم عميق تر عناصر يا چيستي خود اتم با عبور دادن الكتريسيته از گاز هاي نادر مورد نظر وتفكر دانشمندان قرار گرفت . استفاده از اين تكنيك بدين منظور بود كه گازها وادار به درخشش گردند تا طيفشان قابل بررسي شود.ولي چيزي كه بيشتر مورد نظر فيزيكدانان وشيميدانان قرار گرفت اين بودكه نوع تخليه الكتريكي كه رخ مي دهد به مقدار تخليه هواي داخل لوله بستگي دارد.ونكته مهمي كه براي آنان جالب تر بوددرخششي بود كه بر ديواره شيشه اي لوله پديد مي آمد وظاهرا ناشي ازچيزي در رابطه با يكي از سوزن هاي فلزي يا الكترودهاي انتهاي لوله بود.كه اين همان الكترود منفي كاتد بود.فيزيكداني در لندن به نام ويليام كروكس كوشيد اين اشعه كاتدي را توضيح دهدومعتقد بودكه اين امر ناشي از برق گرفتگي معدود مولكولهاي گاز باقيمانده در لوله وسپس دفع آنها از كاتد است.ولي در سال 1895 اكتشافي تصادفي نه تنها منجر به نفي توضيح كروكس شد بلكه سرآغاز انقلابي تمام عيار درنظرات مربوط به اتم گشت. اين اكتشاف در وورتسبرك در جنوب آلمان رخ داد .ويلهم رنتگنبراي آزمايش هاي مختلفي در آزمايشگاه خود ازيك لوله خالي از گازاستفاده مي كرد.يكبار كه اولوله رادرمقواي مشكي پيچيدوآزمايشگاه را تاريك كردوباكمال تعجب ديدكه تكه كاغذي باروكش سيانيدپلاتين كه اتفاقا روي نيمكت گذاشته شده بودشروع به درخشش كردولي تا برق لوله قطع شد از درخشش باز ايستاد پس اين نتيجه راگرفت كه اشعه نافذي وجود داردكه از لوله خارج مي شود از هوا عبور مي كند وبه سيانيدپلاتين مي رسد. اين اشعه نمي توانست ذره اي باشد چرا كه توسط ميداني الكتريكي يا مغناطيسي منحرف نمي شداما اگر اشعه بود مي بايست خاصيتي غريب مي داشت .زيرا عدسي نمي توانست آن را بشكند. رنتگن نتيجه گرفت كه شايد اين اشعه اي باطول موج بسياركوتاه باشدولي درهرصورت چون هنوز گيج كننده بوداو آن را اشعه ايكس ناميد .گرچه بسياري ترجيح مي دادند آن را اشعه رنتگن بخوانند. در دانشگاه كيمبريج جان جوزف تامسن شروع به مطالعه اشعه جديدكرد.آنهامتوجه شدند كه وقتي اين اشعه از گاز عبور مي كند به آنها قابليت هدايت الكتريكي مي بخشد. تامسن نتيجه گرفت كه اين بايد ناشي از يونيزه شدن گاز باشدچون مثل آن است كه مايعي درحضور يون ها يا مولكولهاي باردار هادي برق گردد.از آن جا كه اشعه ايكس از اشعه كاتدي توليد مي شد تامسن تحقيق درمورد آن را به رادرفرد واگذاشت وخود به سراغ اشعه كاتدي رفت. هانري بكرل سومين نسل از يك خانواده دانشمند پرورفرانسوي بوداوكه افزون بر كسب دانش،سنگ هاي معدني وتركيب هاي شيميائي آزمايشگاه پدرش ادموندرانيزبه ارث برده بودباعلاقمندي كارپدرش روي پديده ي فلوئورسانس وفسفرسانس نيزدرهنگام نورافشاني چنين پرتوي مرموزي راتابش مي كنند.ازاين رو برآن شدكه تركيب هائي برگزيندودراين باره به تحقيق بپردازد.اوبراي اين كار بلورهاي ماده اي را براي مدتي دربرابرنورخورشيد قرارمي داد وبي درنگ درمحيطي تاريك روي يك فيلم خام عكاسي مي گذاشت كه درون يك پاكت كاغذي تيره بود.پس ازچنددقيقه فيلم رابرداشته،ظاهرمي كردوازروي ميزان وضوح تصوير،شدت تابش آن ماده را اندازه مي گرفت. روز26 فوريه سال1896 هانري درادامه آزمايش هايش روي فسفر سانس طبيعي تركيب هاي اورانيوم دارپدرش دوقطعه ازبلورهاي يكي ازتركيب ها را برداشت وهمه ي وسائل كار خودراآماده كرد.اماازآن جا كه هواي شهر پاريس كاملا ابري بود .ازانجام آزمايش چشم پوشي كرد ودوقطعه بلورراهمراه با فيلم خام عكاسي دركشوي ميزخودگذاشت وچندساعتي به مطالعه پرداخت . عصرنيززودتر ازهميشه آزمايشگاه را به قصد خانه ترك .وضعيت هواچندروزي به همين منوال بودوتعطيلات آخرهفته نيزكاررابيش تربه تعويق انداخت . بامدادروزدوشنبه اول مارس هنگامي كه هانري به آزمايشگاه خودپانهاد،يك باره بهيادبلورهاي درون كشوي ميزخودافتاد.باعجله سراغ آنا رفت وتصميم گرفت فيلم درون كشو راظاهر كند. او با كنجكاوي فيلم رابه تاريك خانه برد وآن را درمحلول ظهورعكس قرارداد.پس ازچنددقيقه هيجان زده ازتاريك خانه بيرون آمد ،پشت ميزكارخودنشست وعبارت هاي زيررايادداشت كرد: «دوشنبه اول مارس ساعت 40|9 نتيجه آزمايش روي نمونه شماره 13 كبااين كه آزمايش هايم روي مواد فسفرسانس نشان داده بود كه همواره وضوح تويرپس از چندثانيه به شدت كاهش مي يابد،امادراين آزمايش برخلاف انتظارم پس ازاين مدت حضور درتاريكي ايجادتصويري بااين وضوح شگفت انگيزبهنظرمي رسد.چرا؟امافكرمي كنم كه پديده تازه اي را كشف كرده ام» در سال 1896 تامسن هنوز سرگرم كار با اشعه كاتدي بود كه فيزيكداني فرانسوي به نام آنري بكرل كشف كرد كه عنصر سنگين اورانيوم همواره از خود اشعه اي ساطع مي كند كه مانند اشعه ايكس رنتگن به گازها قابليت هدايت الكتريكي مي دهد. سپس اين سوال طرح شد كه آيا فقط اورانيوم است كه اين خاصيت را دارد يا عناصر شيميائي ديگري نيز هستند كه چنين رفتار مي كنند . شيميداني لهستاني به نام ماري كوري كه همسر پي يركوري فيزيكدان فرانسوي بود برآن شد كه پاسخ را بيابد.او با شوهرش در آزمايشگاهي محقر در پاريس آغاز بكار كردندودر سال 1898 موفق به كشف تابش سنگ معدني پيچبلند شدآنها پس از تجزيه شيميائي وقت گير ودقيقي توانستند جزء فعال اين ماده را جدا كندكه معلوم شد خود مركب از دو عنصر بسيار فعال است كه يكي از اين عناصر را به يادميهن ماري اهستان «پولوتونيوم » نام نهادند وديگري را «راديوم » خواندند. رادفردرسال 1898 مصمم شد راديواكتيويته را مورد مطالعه تفصيلي قرار دهد وبه زودي پي برد كه در اين تابش دو دسته پرتو شركت دارد وآنها را پرتوهاي آلفا و بتا خواند در حالي كه پژوهش بيشتر همكارانش نشان داد كه درواقع اصلا پرتوئي دركارنيست وآنچه هست ذره است .تا سال 1903 آنها به اين نتيجه رسيدندكه اتم هاي مواد راديواكتيويته خود به خود مي شكنند. درسال 1907 رادفر به انگلستان برگشت وبه دانشگاه منچستر رفت . او با همكاري هانس گايگر كه امروزه به عنوان مخترع شمارشگرگايگر معروف است كشف كرد كه ذرات آلفا از هر عنصر راديواكتيوي كه ناشي شده باشد همان طيفي را ايجاد مي كند كه اتم هاي گاز هليوم پديد مي اورند .ضمنا جرم آنها نيز برابر جرم اين اتم هاست .پس نتيجه آن شد كه ذرات اشعه آلفا همان اتم هاي گاز هليوم هستند.پژوهش در مورد اشعه بتا نشان داد كه ذرات آن الكترونهائي باسرعت بسيار است بنابراين مشخص گرديد كه وقتي اتم هاي مواد راديو اكتيو مي شكنددرواقع چه اتفاق مي افتد. در سال 1900 فيزيكداني فرانسوي به نام پل ويلاركشف كرده بود كه در تابش راديو اكتيو اشعه ديگري نيز وجود دارد..بررسي هاي او نشان مي داد كه اين اشعه نافذ تر ازاشعه ايكس است اما همانند آن رفتار مي كند. او اين يكي را اشعه گاما ناميد ولي چون پرتو هاي آلفا وبتا هردو بجاي پرتو ذره از كاردرآمده بودند نتايج كار ويلار مورد ترديد قرار گرفت . شواهد وقرائن نشان داد كه تامسن حق داشته والكترون ذره اي كوچك تر از اتم است . الكترون داراي بار الكتريكي منفي بود وبار منفي اش معادل بار الكتريكي مثبت ذرات هليوم(آلفا) بود واز آنجا كه اتم در حالت عادي از لحاظ الكتريكي خنثي بود رادفر در سال 1911 نظريه اي براي اتم ارائه داد.. طرح رادفر اين بود كه هر اتم داراي يك مغز يا هسته است . اين هسته داراي بار الكتريكي مثبت است وجرم آن عمده جرم اتم را تشكيل مي دهد . در سال 1912 يك سال پس از آن كه مدل اتمي رادفر ارائه شد نيلس برفيزيكدان دانماركي در منچستر نظريه اتمي فوق العاده قدرتمند خود را مطرح كرد. مدل بر جانشين مدل رادفر شد. پژوهش هاي ديگري نيز كه در پايان قرن نوزدهم انجام گرفته بود بر مدل اتمي بر صحه مي گذاشت . اين مدل توضيح مي داد كه چرا خطوط طيف عنصر هيدروژن با طول موج هائي تابع يك سري معين ظاهر مي شد كه با سري رياضي ساده اي كه يوهان بالمردر سال 1885كشف كرده بودمطابقت پيدا مي كرد . در سال1900 پلانك عنوان كرده بود كه تشعشع نه به صورت جرياني پيوسته بلكه در قالب پيمانه ها يا كوانتوم هاي مجزا ئي از انرژي است وتعداد كوانتوم ها وبنابراين مقدار كل انرژي هر چه باشد طول موج تشعشع كوتاه تر خواهد بود.كه اين امر در سال 1905 نيز مورد تائيد اينشتن نيز قرار گرفت كه خودش سرگرم تجزيه وتحليل پديده فتوالكتريك بود كه در آن در اثر تابش امواج كوتاه ماوراي بنفش بريك سطح فلزي الكترون آزاد مي شد. مسئله اي كه اينشتن پيش روي داشت اين بود كه انرژي الكترون ها به شدت نور ماوراي بنفش بستگي نداشت اما به طول موج آن بستگي داشت .اما دقيقا همان نتيجه اي است كه اگر نور بصورت كوانتومي يعني در پيمانه هاي مجزا ي انرژي باشد انتظار مي رود. كار روي جزئيات نظريه كوانتوم - نظريه مربوط به پيمانه هاي مجزاي موج انرژي – به وسيله چند فيزيكدان رياضي انجام گرفت كه برجسته ترينشان لوئي دوبروگلي و اروين شرودينگر و پل ديراك و ورنرهايزنبرگ بودند. هايزنبرگ در سال 1927 اصل عدم قطعيت خود را مطرح كرداو نشان داد كه همين فرض كه انرژي در كوانتوم ها مجزا حركت مي كند بدين معناست كه زوج هاي متغيري مانند زمان وانرژي را كه همواره بر يكديگر اثر دارند نمي توان به دقت تمام معين كرد.هر چه يكي دقيق تر تعريف شود ديگري را با دقت كمتري مي توان تعريف كرد.و هميشه مقداري عدم قطعيت ولو بسيار اندك وجود دارد.ولي همه فيزيكدانان حاضر به پذيرفتن اين اصل نبودندگرچه پيامد قطعي كوانتومي بودن انرژي به نظر مي رسيد . همين اصل موجب شد اينشتن نظريه كوانتوم را رد كند. نظريه اتم بر همچنين مي توانست زمينه اي نظري براي جدول تناوبي عناصر شيميائي فراهم آورد كه آن را نخستين بار شيميداني روسي به نام ديميتري مندليف در سال 1890 ترسيم كرده بود . توضيح جدول مندليف توجه را به هسته جلب كرد كه رادفر قبلا نشان داده بود كه بسيار كوچك ودر واقع حدود ده هزار بار كوچك تر از خود اتم است . استن در سال 1919 كشف كرده بود كه گاز نئون مي تواند در اشكال متفاوتي وجود داشته باشد داراي اوزان اتمي متفاوتي باشد اما از لحاظ خواص شيميائي فرقي نكند به عبارت ديگر آنها نيز مي توانند داراي چنين ايزوتوپ هائي باشند .در همان سال (1919) رادفر اتم نيتروژن را با ذرات آلفا بمباران كرد وهسته آن را از هم پاشيد حاصل اين فروپاشي ذراتي با بار مثبت بود كه پروتون نام گرفتند تحقيقاتي كه تا سال 1920 انجام پذيرفت چنين نتيجه اي در بر داشت كه اتم يقينا داراي اجزاي كوچك تري است .به علاوه بمباران هسته اتم نيتروژن به وسيله رادفر راهگشاي تكنيك قوي وجديدي شده بود كه خود به نوبه طلايه دار همه روش هاي تجزيه ي مصنوعي اتم شد كه در سال 1932 براي شكستن هسته اتم ليتيم مورد استفاده جان كاكرافت و ارنست والتن قرار گرفت . گام بعدي در جهت كشف ساختمان هسته در سال 1932 برداشته شد كه عضو ديگري از اتم پژوهي رادفر به نام جيمز چدويك نوترون را كشف كرد كه ذره اي در هسته با جرمي به زيادي جرم پروتون ولي فاقد بار الكتريكي . اين بلافاصله موجب تصحيح بي قاعدگي اكسيژن در جدول تناوبي شد .در اين ميان مطالعات بيشتري در مورد تباهي راديواكتيوانجام گرفته انجام گرفته بودوبه ويژه در اين مورد كه وقتي يك هسته راديو اكتيو انجام گرفته بود وبويژه در اين مورد كه وقتي يك هسته راديو اكتيو از خود ذرات بتا ساطع مي كند دقيقا چه اتفاقي مي افتد . در سال 1928 پل ديراك از ديدگاهي نظري به اين نتيجه رسيده بود كه انتشار ذرات بتا فقط در صورتي قابل توضيح است كه يك ذره زير اتمي جديد درست در لحظه اي كه ذره بتا هسته را ترك مي گويد به وجود آيد.در سال 1932 كارل اندرسن در انستيتو تكنولوژي كاليفرنيا دقيقا همين ذره را مشاهده كرد وآن را پوزيترون ناميد. بااين حال توليد ذره بتا هنوز با مسائلي همراه بود كه تا سال 1934 حل نشد . در اين سال يك فيزيك دان ايتاليائي به نام انريكو فرمي كه بعدها براي اجتناب از فاشيسم در ايتاليا به ايالات متحده مهاجرت كرد .با استفاده از ذره اي موسوم به نوترينوتوضيح كاملي ارئه داد. نظريه فرمي درمورد توليد ذره بتا منشا نظرات تازه ديگري شد اما سوالاتي نيز مطرح كرد به ويژه اين كه پروتون ها ونوترون ها چگونه در هسته در كنار هم مي مانند.. در سال 1935 يك فيزيكدان ژاپني به نام هيدكي يوكاوا با استفاده از ذره اي ديگر توضيحي ارائه داد . اين ذره كه مزون نام داشت در درون هسته مثل نوعي چسب عمل مي كرد ونيروي لازم را فراهم مي آورد . نتيجه : با كشف نوترينوها مزون ها وحتي ذرات مرموزتر برخوردار از عامل غرابت نظريه اتم واجزاي تشكيل دهنده آن از ميانه دهه 1950 وارد مرحله جديد وپيچيده اي شده است ذرات هسته اي جديد تكثير پيدامي كنند وفيزيكدانان هسته اي همچنان به دنبال واحدهاي بنيادي ترند. همزمان با اين امر سه ذره جديد ديگر مطرح شد كه بر اساس كتاب بيداري فينگن ها اثر جيمز جويس اين سه ذره به كوارك معروف شدند. كوارك واژه اي آلماني است وبه معني هيچ مي باشد وهنوز هيچ كواركي مشاهده نشده است ولي شواهدي ازمري گلمان وديگران در ايالات متحده نشان مي دهد كه به زودي ممكن است نظريه مجسم تري در مورد هسته اتم ارائه شود وبا نظرات اخير درباره جاذبه ارتباط پيدا كند ولذا با يك نظريه ميدان واحد طرحي همه شمول پديد آورد كه جهان كوچك هسته وجهان بزرگ هستي را در بزرگترين مقياس دربر بگيرد. پيشرفت علمي ديگر كه از نظريات راجع به اتم وكوانتوم ناشي شده پيدايش فيزيك جامدات بوده است . نگاهي تازه به رفتار خواص وساختمان جامدات . اين امر باعث بررسي مجدد قوه مغناطيسي مواد هادي الكتريسيته ومواد عايق آن ومواد حد واسط موسوم به نيمه هادي شده است . بررسي نيمه هادي ها داراي عميق ترين نتايج عملي وهم نظري بوده است . همچنين بررسي منجر به اختراع ترانزيستور در سال 1948 در ايالات متحده توسط جان باردين والتربريتن و و ويليام شاكلي وظهور مدارهاي ميكرومينياتوري «چيپ هاي معروف» در قلب ميكروكامپيوترهاي جديد وبه دنبال آن آگاهي پيدايش رشته مهم «آگاهي مصنوعي» شد. پيامد ديگركه در پژوهش علمي ونيز در تكنولوژي وپزشكي كاربردي استفاده عملي زيادي داشته است ليزر وهمتاي موج كوتاهش ميزر است در اين دستگاه ها نور و امواج داراي طول موج بسيار كوتاه (ميكروويو) با استفاده از تكنيك هائي برگرفته از فيزيك اتمي توليد مي شود. اين امواج بسيار كوتاه به شكلي غير عادي ظاهر مي شوند زيرا تمامي بازده تشعشعي آن ها داراي موج هائي هماهنگ وهم فاز است واز اين رو پرتوي باريك باانرژي بسيار بالا پديد مي آورد. از كاربردهاي اين امواج ساخت دستگاه هائي براي سنجش بسيار دقيق است . پس فيزيك در قرن بيستم ابزارهاي قوي وجديدي هم براي پژوهش نظري وهم براي استفاده در هرگامي از زندگي فراهم آورده است. ____ _m.a