ما هي الاعداد السحرية للبروتونات؟

و ما العدد السحري الجديد الذي توصل العلم الى اكتشافه؟

في الفيزياء النووية , يمثل كل عدد سحري اما عدد البروتونات او النيوترونات في نواة ذرة مستقرة أو يتجاوز استقرارها المتوقع في نموذج الاغلفة النووية المكتملة الذي يتماشى مع ميكانيكا الكم و كذلك مع مبدأ استبعاد باولي ..و قد تم اقتراح هذا النموذج بعد نجاح نموذج الاغلفة الذرية الذي يفسر توزيع الالكترونات , و يلاحظ ان الاغلفة تختص لكل من البروتونات و النيوترونات في النواة على حدة .. فمثلا يختص العدد السحري 126 بعدد النيوترونات حيث ان البروتونات لا تصل الى هذا العدد (أثقل عنصر كيميائي مكتشف لحد الان هو الأونونوكتيوم و تحتوي نواته على 118 بروتوناً).. وبالنسبة للبروتونات من المتوقع نظريا أن توجد اعداد سحرية عند 114 و 120 (و هذا يعتمد على النموذج المفترض) بسبب وجود اغلفة ثانوية .. فاذا اعتبرنا البروتونات فإننا نجد تلك النظائر لها عدد سحري من البروتونات : 2 (الهيليوم) , 8 (الأكسجين) , 20 (الكاسيوم) , 28 (النيكل) , 50 (القصدير) , 82 (الرصاص) و توجد تلك النظائر بكثرة في الطبيعة ..
و تجدر الاشارة الى ان الانوية الذرية تكون مستقرة فقط عندما تكون محملة بتراكيب معينة من البروتونات الموجبة و النيوترونات المتعادلة (عديمة الشحنة) ..حيث ان البعض من هذه التراكيب يكون اكثر استقرارا من غيره و هذه الزيادة بالاستقرار تتحقق عندما تملأ الجسيمات دون الذرية مستويات معينة للطاقة في النواة دون ترك أيا منها ضالاً يدور حول المستويات العليا ..
و لعلماء الفيزياء معرفة طويلة بسلسلة الاعداد السحرية هذه التي تتضمن: 2، 8، 20، 28، 50، 82 و 126 .. حيث تمتلك بعض العناصر مقدار من الجسيمات دون الذرية مطابق لهذه الاعداد السحرية .. كما يصل البعض الاخر منها الى تلك الاعداد في كلا من نيوتروناتها و بروتوناتها مما يجعلها عناصر ذات سحر مضاعف.

و لــــكــــن..
لم يتم توثيق كل الاعداد السحرية نظريا .. فالباحثون مستمرون باكتشاف المزيد منها و منذ وقت قريب اورد فريق مؤلف من علماء اميريكيين و بريطانيين بأن السيليكون-42 المشع (من العناصر المصطنعة) من المحتمل ان يكون من ضمن العناصر المضاعفة السحر لأمتلاكه 14 بروتوناً و 28 نيوتروناً .
و قد قام احد اعضاء الفريق و هو جيف توستيفين العالم في الفيزياء النووية النظرية من جامعة سري في المملكة المتحدة بتفسير ذلك قائلا : ” يوجد بين مستويات الطاقة 8 و 20 البعض من مستويات الطاقة الثانوية و عادة ما تكون هذه المستويات الثانوية متقاربة جدا فيما بينها مما يجعلها غير بارزة بوضوح على انها عدد سحري” ..و يعتبر هذا هو الحال في شكل من اكثر اشكال السيليكون شيوعا الذي يضم 14 بروتوناً و 14 نيوتروناً , و بأنضمام المزيد من الجسيمات دون الذرية الى النوى سيتسع حجم الاخيرة و يتغير شكلها و بذلك ستتغير مواقع مستويات الطاقة القريبة منها .
و قد كان لدى عالم الفيزياء النووية بول كوتل من جامعة ولاية فلوريدا الى جانب تالاهاسي و بقية اعضاء الفريق الدولي الذي قام بتلك الدراسة سببا للأعتقاد بأن تعزيز السيليكون بالنيوترونات سيغير مستويات الطاقة بطريقة من شأنها ان تجعل العدد 14 عددا سحريا .
و يقول توستيفن بأن فهم كيفية ترتيب مستويات الطاقة للنواة يعتبر اختبار مهم لنظرية الكم و يساعد على الكشف عن سلسلة التفاعلات النووية التي تحدث في انفجارات السوبرنوفا (تعبير يدل على عدة انفجارات نجمية هائلة يرمي فيها النجم غلافه في الفضاء عند نهاية عمره) و ان هذا الموت العنيف للنجوم يعد مصدراً لكل العناصر الاثقل من الحديد و تطلق هذه الانفجارات كميات هائلة من النيوترونات التي تصتدم بالذرات لتكوين نظائر غنية بالنيوترونات مماثلة للسيليكون-42 ..
و اخيرا .. يضيف توستيفين “أن فهم طبيعة انوية النظائر الغنية بالنيوترونات سيقودنا الى فهم اساسيات بناء الكون”.

ترجمة : نور القيسي
مراجعة: منير عفيفي

المصادر :
http://www.nature.com/physics/highlights/7045-2.html
http://ar.wikipedia.org/wiki/عدد_سحري
http://ar.wikipedia.org/wiki/نموذج_غلاف_نووي