البروتونات

البروتونات هي عبارة عن جسيمات موجبة الشحنة توجد داخل نواة الذرة، اكتشفها عالم الفيزياء “إرنست رذرفورد” من خلال تجاربه مع أنابيب أشعة الكاثود أو أشعة المهبط، التي أجريت بين عامي 1911م و 1919م، وتبلغ كتلة البروتونات حوالي 99.86٪ من كتلة النيوترونات.^[1]

عدد البروتونات في الذرة فريد لكل عنصر، فعلى سبيل المثال، تحتوي ذرات الكربون على ستة بروتونات، ولذرات الهيدروجين واحدة وذرات الأكسجين بها ثماني ذرات، فيشار إلى عدد البروتونات في الذرة بالرقم الذري لهذا العنصر، والذي يحدد عدد البروتونات أيضًا هو السلوك الكيميائي للعنصر، ويتم ترتيب العناصر في الجدول الدوري للعناصر من أجل زيادة العدد الذري.

ثلاثة كواركات أو رِكِّين تشكل كل بروتون – كواركان “علويان” (كل منهما له موجب ثلثي الشحنة) وكوارك واحد “سفلي” (سالب ثلثي الشحنة) – ويتم ربطهما معًا بواسطة جسيم دون ذري أخر يسمى غلوون، وهي عديمة الكتلة.

النواة

تم اكتشاف النواة لأول مرة في عام 1911م من قبل الفيزيائي إرنست رذرفورد، وهو فيزيائي من نيوزيلندا، ففي عام 1920م اقترح رذرفورد اسم البروتون لجسيمات الذرة موجبة الشحنة، وافترض بأنه هناك جسيمًا محايدًا داخل النواة، وتقبع كل كتلة للذرة في نواتها تقريبًا، ووفقًا لـ Chemistry LibreTexts، فأن البروتونات والنيوترونات التي تشكل النواة هي نفس الكتلة تقريبًا (البروتون أقل قليلاً) ولها نفس الزخم الزاوي، أو الدوران.^[1]

النواة مرتبطة ببعضها البعض بواسطة القوة الشديدة ، وهي إحدى القوى الأساسية الأربعة في الطبيعة، بحيث تتغلب هذه القوة بين البروتونات والنيوترونات على القوة الكهربية الطاردة التي قد تدفع البروتونات بعيدًا، ووفقًا لقواعد الكهرباء فأن بعض النوى الذرية غير مستقرة لأن قوة الربط تختلف باختلاف الذرات بناءً على حجم النواة، فسوف تتحلل هذه الذرات بعد ذلك إلى عناصر أخرى، مثل تحلل الكربون 14 إلى نيتروجين 14.

مكتشف البروتونات في النواة

مكتشف البروتونات في النواة هو العالم الفيزيائي إرنست رذرفورد (بالإنجليزية: Ernest Rutherford)، ولد إرنست رذرفورد في 30 أغسطس 1871م ، في مدينة نيلسون الواقعة في دولة نيوزيلندا ، وهو الطفل الرابع والابن الثاني في عائلة مكونة من سبعة أبناء وخمس بنات، هاجر والده جيمس روثرفورد إلى نيوزيلندا مع جد إرنست وجميع أفراد الأسرة في عام 1842م، بحيث كانت والدته ني مارثا طومسون، معلمة مدرسة إنجليزية، وذهبت مع والدتها الأرملة للعيش هناك في عام 1855م.^[2]

تلقى إرنست تعليمه المبكر في المدارس الحكومية، وعند بلوغه سن 16 إلتحق بمدرسة نيلسون كوليجيت، وفي عام 1889 حصل على منحة جامعية وانتقل إلى جامعة نيوزيلندا، في مدينة يلينجتون، بحيث التحق بكلية كانتربري، وفيها حصل على درجة الماجستير في عام 1893م بدرجة مزدوجة في الرياضيات والعلوم الفيزيائية، واستمر بعد ذلك في العمل البحثي في ​​الكلية لفترة قصيرة من الزمن، وحصل بعدها على بكالوريوس في العلوم، وفي نفس العام 1894م مُنح 1851 زمالة بحثية، مما مكنه من الذهاب إلى كلية ترينيتي، في مدينة كامبريدج في إنجلترا كطالب باحث في مختبر كافنديش تحت إشراف الرئيس الثاني والأربعون للجمعية الملكية جيه جيه طومسون، وفي عام 1897م حصل على درجة البكالوريوس في البحث ومنحة كوتس تروتر من كلية ترينيتي، وفي عام 1898م غادر إلى كندا لتولي المنصب.

تزوج إرنست رذرفورد من ماري نيوتن، الابنة الوحيدة لآرثر وماري دي رينزي نيوتن، وفي عام 1900م، تزوج طفلهما الوحيد إيلين من الفيزيائية آر إتش فاولر، وكانت هواياته الرئيسية هي الجولف والسيارات، وتوفي في كامبريدج، إنجلترا في عام 19 أكتوبر 1937م، ودُفن رماده في صحن الكنيسة ، دير وستمنستر، غرب قبر “السير إسحاق نيوتن” أحد أبرز العلماء مساهمة في الفيزياء والرياضيات عبر العصور وأحد رموز الثورة العلمية، ودفن إرنست بجانب ضريح الفيزيائي اللورد كلفن.

كان إرنست رذرفورد فيزيائيًا بريطانيًا من مؤسسي الفيزياء النووية التجريبية، والذي أظهر في عام 1903م بأن أشعة ألفا تتكون من جسيمات موجبة الشحنة، تم تحديدها لاحقًا على أنها أيونات الهيليوم، وربطت انبعاث جسيمات ألفا وبيتا مع التحويل ( تحويل العنصر / النشاط الإشعاعي) للعناصر، لعمله في هذا المجال، وحصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1908م.^[3]