ממתכות כמעט בלתי ניתנות להריסה,, לעננים עדינים בשמיים, אטומים מרכיבים את כל מה שסביבנו. אבל האם האטומים האלה נוגעים זה בזה? כמו ברוב הנושאים בפיזיקה אטומית, התשובה מורכבת יותר ממה שאתה יכול לצפות.
לפני שנוכל לענות על שאלה זו, חשוב להגדיר למה אנו מתכוונים ב"מגע", אמרכריסטופר ביירד, פרופסור חבר לפיזיקה באוניברסיטת מערב טקסס A&M.
"בקנה מידה אנושי, מה שאנחנו בדרך כלל מתכוונים כשאנחנו אומרים ששני עצמים נוגעים הוא שהמשטח החיצוני המוגדר היטב של עצם אחד שוכן באותו מיקום כמו המשטח החיצוני המוגדר היטב של העצם השני", אמר ביירד לייב. מדע במייל. "[אבל] סוג זה של נגיעה לא ממש הגיוני בקנה מידה אטומי מכיוון שלאטומים אין משטחים חיצוניים מוגדרים היטב."
אאינו עצם מוצק ואינו היחידה הקטנה ביותר המוכרת למדענים. במקום זאת, אטום עשוי מרביםהמתקשרים לפי כללים ספציפיים. בבסיסו, אטום הוא גרעין מוקף בענן של אלקטרונים.
אבל מבט מקרוב מגלה שהגרעין הזה מורכב מפרוטונים וניוטרונים, המורכבים מחלקיקים הנקראים קווארקים וגלואונים. לאטומים של יסודות שונים יש מספר שונה של פרוטונים, נויטרונים ואלקטרונים. לדוגמה, לאטום מימן יש פרוטון אחד, אלקטרון אחד ואפס נויטרונים, בעוד שלאורניום יש 92 פרוטונים, 92 אלקטרונים ועד 146 נויטרונים. (מספר הנייטרונים באלמנט יכול להשתנות בהתאם לאיזוטופ זה.)
קָשׁוּר:
ענן האלקטרונים של אטום מקשה לקבוע גבול מדויק ל"נגיעה", אמר ביירד. במקום זאת, כדאי יותר להגדיר זאת כנקודה שמפעילה אפקט פיזי או כימי, כגון יצירת קשרים כימיים. זה עשוי להתעורר כאשר ענני האלקטרונים של האטומים חופפים באופן משמעותי, הוא אמר.
"הם נוגעים כאשר אורביטלי האלקטרונים של אטום אחד חופפים מספיק עם אורביטלי האלקטרונים של האטום השני כדי שהשפעות פיזיקליות או כימיות יתחילו להתרחש", הסביר ביירד. "זו כנראה אחת ההגדרות הטובות ביותר לנגיעה בקנה מידה אטומי."
ה"נגיעה" הזו יכולה להיות תוצאה של כוחות שונים, כולל,ו. נוזלים ומוצקים נוגעים בדרך כלל דרך יצירת קשרים כימיים, אמר ביירד, וגזים נוגעים על ידי הקפצה זה מזה.
צורה אחרת של מגע יכולה להתרחש כאשר חלקיקים מתנגשים במהירויות גבוהות, כמו במאיץ חלקיקים כמו זה של CERNבשוויץ, אמרZhiquan Sun, מועמד לדוקטורט במרכז לפיזיקה תיאורטית של MIT.
"כאשר אטומים מתנגשים זה בזה באנרגיה גבוהה מספיק כך שענני האלקטרונים שלהם חופפים... הגרעינים עלולים לעבור התנגשויות אלסטיות או לא אלסטיות", אמר סאן ל- Live Science באימייל. "אם ההתנגשות אלסטית, הגרעין פשוט משנה כיוונים ומוצא שוב את האלקטרונים שלו והופך לאותו אטום שהיה. אם הגרעינים מתנגשים בצורה לא גמישה, הוא מתפרק לפרוטונים וניוטרונים ואלה עלולים ליצור גרעינים שונים".
ב-CERN (הארגון האירופי למחקר גרעיני), חלקיקים מתנגשים באנרגיות גבוהות מאוד כדי לפרק חלקיקים ואף ליצור חלקיקים תת-אטומיים חדשים, כמו. התנגשויות דומות התרחשו ככל הנראה ב.
בסופו של יום, למרות שהאטומים אינם נוגעים באותו אופן שאנו נוגעים, הנגיעה האטומית היא מה שמרכיב את החיים כפי שאנו מכירים אותם, אמר ביירד.
"כיסא או סלע לא יכלו להחזיק את עצמם בצורת כיסא או סלע אם האטומים של העצם לא היו נוגעים זה בזה דרך הקשרים הכימיים שלהם", אמר. "כל ההשפעות החומריות נובעות מצורה כלשהי של אטומים הנוגעים זה בזה, כולל תגובות כימיות, רעידות, גלי קול, חום וכדומה."
