فتوحات علمية ... القنابل الذرية ... القوة النووية

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته
والصلاة والسلام على أشرف خلق الله محمد صلى الله عليه وسلم وعلى آله وصحبه أجمعين
___________________________
فتوحات علمية ، موضوع ليس للجميع ، ولأنه كذلك : فعلى جرأة القارىء وحشرية المعرفة عنده تقع مسؤولية فعل الكلمة فيه ! ..
وليس لمن يخاف الكلمة أن يقرأه ! ..
وليس لمن يحصر وجود الله في القلب ، والشيطان في العقل أن يقرأه !..
وليس لمن يخاف وسوسة الحروف أن يقرأه !..
فللحرف سحره وللكلمة فعلها ، فمن لا يحمل حرزا عقليا فرجائي ألا يقلّب صفحات هذا الموضوع لأن الشمس على الرغم من الخير المتوهّج من أشعتها فهي تؤذي الكثير من الناس وبدرجات متفاوتة ، منهم من تجمّله بلون برونزي ساحر ، ومنهم من تلطّخ جلده بطفح يشوّهه ، ومنهم من تصيبه بثور سرطانية قاتلة ، ومنهم من تأخذه بضربة مميتة !..
فحذار الشمس لمن تؤثر عليه ضربتها
وحذار القراءات القيّمة لمن تؤثر فيه ضربة المعرفة


في البداية ... أعزائي الكرام أردت أن أطرح عليكم موضوع هو نادر فعلا لقيمته الشائقة فتبرز أمامنا جهود العلماء على مر العصور في اكتشاف أسرار الكون وتفسير ظواهره وبقدر ما يزداد العلم فهما لأسرار الكون تزداد قدرته على الإبتكار وتطوير الحياة
ويفكر الإنسان في نفسه كيف يحيا وفي قلبه كيف يعمل وفي الجو المحيط به كيف يعرف من أمره شيئا ينفعه ويتقي شره
وهو موضوع طويل خارج إطار السياسة وهموم الأمم المستنزفة ، لهذا سأعرضه عليكم على دفعات وأتمنى العلم والمعرفة للجميع


-1-القنابل الذرية
كان الظن أن عبقرية الإنسان في إبتكار وسائل هلاك الجنس البشري وثقافته قد بلغت ذروتها في هيروشيما ، فقنبلة واحدة من طائرة واحدة انمحت مدينة بأسرها . إلا أن ما تعودنا أن نطلق عليه قنبلة ذرية لم تعد بأكثر من بداية فجة لتطور كبير في المخترعات المهلكة التي اكتسبت قدرة هائلة بشعة خلال فترة قصيرة لا تزيد على بضع سنوات . ففي أول نوفمبر 1952 فجر الأنموذج الأولى للقنبلة الأيدروجينية ، ولم تكن هذه القنبلة بأكبر حجما من زميلاتها غير أنها ذات قوة تدميرية هائلة تستطيع أن تحيل مساحة مأهولة قدرها 300 ميل مربع الى خرائب وأنقاض ، وكان انفجارها اعظم انفجار شهده الإنسان حتى ذلك الحين .
ولما كان الكثيرون قد تناولوا ظهور القنابل الذرية والهول الذي ينجم عنها ، فإنه يكفي أن نجمل هنا ما تستند اليه من الحقائق الفنية – ولا شك أن الحاجة تتبين الى هذا الملخص نظرا للهواء الكثير الذي اكتنف القنابل الذرية .
فيقال إن قنبلة عام 1945 المحملة باليورانيوم أو البلوتونيوم قد بلغت قوة تفجيرها 20 ألف طن من t.n.t بفرض أن هذه الكمية قد ركزت جميعها في كتلة واحدة . أما كم يبلغ وزن اليورانيوم أو البلوتونيوم الذي استعمل في قنبلة عام 1945، فإنه لم يعرف بعد على وجه التحديد ، وإن كان بعض علماء الفيزياء يقدرونه بعشرين أو ثلاثين رطلا ، وربما كان هذا التقدير متواضعا على ضوء الشهادة التي أدلى بها أحد الخبراء أمام لجنة من الكونغرس الأميركي عام 1953 والتي ورد في سياقها) أن التصميمات الحديثة للأسلحة تحتاج الى كمية كبيرة من المواد ) وحينما تشير المطبوعات الفنية الى قوة انفجار القنابل الذرية ، فإنها تعبر عن ذلك دائما بقوة كذا ألف طن من مادة t.n.t التي اصطلح على اتخاذها قياسا . ولقد لجأ علماء الفيزياء ورجال الجيش بدلا من التحدث عن قوة 20 ألف طن الى القول بعشرين كيلو طن ( وكيلو هنا تعني ألف ) والقنبلة ذات الميغا طن تبلغ قوة تفجيرها مليون طن من ت. ن . ت ( وميغا تعني مليون )
وجدير بالذكر أنه لا يوجد في العالم سوى عدد قليل من البلاد التي تبلغ حدا كافيا من الكبر يبرر إلقاء مثل هذه القنابل . ولقد أوضح هذه الحقيقة مستر رالف لاب المدير السابق للجنة الطاقة الذرية بمجلس البحوث والتطورات
ورئيس قسم الفيزياء النووية بإدارة البحوث البحرية , حين قال : دلت الدراسة على أنه يمكن تقسيم المدن الأميركية الكبرى الى مجموعتين تشمل المجموعة الأولى نيويورك وشيكاغو وفلادلفيا وديترويت ولوس أنجلوس ويبلغ تعداد كل منها أكثر من مليوني نسمة وتتراوح مساحتها ما بين 130ميل الى 300 ميل مربع , وتضم هذه المدن الخمس ما يقرب من 20 مليون نسمة من السكان.
ويأتي بعد ذلك 22 مدينة تتراوح مساحتها المركزية ما بين 40 الى 80 ميلا مربع ويبلغ سكان هذه المدن ما يقرب من 20 مليون نسمة آخرين .وهكذا يتبين أنّ 40 مليونا من الأمريكيين أو ما يزيد على ربع مجموع سكان الولايات المتحدة الأميركية مركزون في 27 مدينة من مدنها الكبرى ولا شك أن العدو يحبّذ اسخدام القنابل الأيدروجينية التي تتراوح قوتها ما بين 200 الى 500 كيلو طن إزاء هذه الأهداف , وهو يستطيع باستخدام 35 قنبلة فقط أن يقضي على سكان هذه المدن قي غارة مفاجئة .

وعند النظر في هذه المقارنة يجب ألا ننسى أن 20 كيلو طن من ت. ن . ت إذا فجرت على دفعات قدرها 5 أو 10 أو 100 طن في مساحات واسعة فإنها تنتج من الدمار وتهلك من الناس أكثر ما ينجم عن تفجير 20 كيلو طن ككتلة واحدة .


....................

_ القنابل النووية....
وقد نستطيع أن نضيف الى ما تقدم رأي السناتور برين ماكماهون بأن الخمسين مليون أميركي الذين يعيشون في المدن الكبرى يمكن القضاء عليهم بعدد قليل من القنابل الأيدروجينية السوفيتية ، بينما لا يزيد عدد الإصابات المقابلة في الإتحاد السوفيتي عن 16 مليونا فقط ، ويرجع ذلك الى قلة عدد المدن الكبرى في روسيا .
ولربما يلجأ العدو الى صنع قنابل أيدروجينية صغيرة تقاس قوة تدميرها بالكيلو طن بدلا من الكبيرة التي تقاس بالميغا طن ، ولن تكون الخمس وثلاثون قنبلة المطلوبة من ذات 200 الى 500 كيلو طن بالعدد الكبير . وقلة العدد هذه تسبب قلق القادة العسكريين الذين يناط بهم خوض الحرب الثالثة المحتملة ، فكلما قل عدد الطائرات المغيرة كلما قلّت كفاءة الدفاع الجوي ، ونقص منع الغزاة من تدمير المدن الأهلة بالسكان مثل نيويورك أو فيلادلفيا ، كما أن المدن التي تقع على شواطىء المحيطين الهادي والأطلسي ستكون لاحول لها إزاء الصواريخ المحملة بالقنابل الأيدروجينية التي تنطلق من الغواصات .
وحتى لو افترضنا أن القنابل الذرية والأيدروجينية لا تزيد في قوتها كثيرا عن زميلاتها المحملة بال ت.ن.ت فإنها مع ذلك تتطلب تغييرا كبيرا في تكتيك الهجوم والدفاع وفي وسائل حماية سكان المدن . فلو انفجرت قنبلة محملة بمفرقع عادي وسط مجتمع ما ، فإن أهم ما يعني المدافعين هو آثار الإنفجار ذاته . أما في حالة القنبلة الذرية فهناك ما هو أبشع من الإنفجار ، هناك الأشعة الحرارية التي تسبب الحروق الخاطفة والمميتة في أغلب الأحيان ، والتي يمتد أثرها الى مسافة ميل أو أكثر من مكان الإنفجار ، وهناك أشعة جاما وهي أشعة سينية قوية النفاذ تسبب أمراض الإشعاع وقد تتداخل في سير الوراثة في النباتات والحيو انات والإنسان داخل المنطقة المصابة ، وهناك النيوترونات وهي أيضا ذات آثار بيولوجية غريبة ، كما أنها تستطيع تغيير نيتوجين الجو الى الكربون 14 المشع ، وهناك تلوث التربة والمباني بالإشعاعات . وعلى القواد العسكريين أن يقيموا وزنا كبيرا لجميع هذه الظواهر الخطيرة للطاقة . وهكذا نرى أن فن خوض الحرب قد شهد تغيرا أساسيا بإدخال الأسلحة الذرية .
ومن المفارقات العجيبة في الشؤون الحربية أن الرجل العسكري ليس هو الذي يبتكر طرق الإبادة الجماعية ، بل يقوم بذلك الرجل المدني الرقيق الحالم الذي لم يلبس حلة عسكرية في حياته . فمن الذي اخترع البارود ؟ يقول البعض إنه برثولد شوارز ويقول آخرون إنه روجر ببكون – وعلى الرغم من أن كلا الفرضين ليس بصحيح , إلا أنه من الطريف أن نذكر أن كليهما كان قسيسا .
ومن المحتمل أن يكون الصينيون أول من أدخل البارود في الحرب , ولقد كان هؤلاء قوما مسالمين ( حتى تسربت إليهم الحضارة الغربية ) .
ومن الذي اخترع المدفع؟
إنه جاتلنج العالم الفيزيائي , وحيرام ما كسيم الأميركي البسيط الذي لم يعرف الحياة العسكرية أبدا . ومع أن المهندسين العسكريين قد ابتكروا بعض الأسلحة , إلا أن أكبر الفتوحات في دنيا الحرب كالدبابات والحروب الكيماوية والمفرقعات أتت جميعها على أيدي رجال مدنيين. وكذلك ظهرت القنابل الذريّة على أيدي أساتذة الجامعات .وقد يحاجي البعض أن الأستاذ الجامعي , على الرغم مما ينجزه من الأعمال العلمية إلا أنه لا يزال يعتبر رجلا غير عملي , لا يدرك تماما كنة الحقائق الجافة للحياة التي لا تتطلب النظريات العلمية, بل الفوائد التي تدرّها مكنات الحصاد والمصابيح الكهربائية والمحركات البخارية والتيلفزيون , ولكن الواقع أنه لا يوجد من هو أبعد من الحياة العملية الحقيقية من رجل الأعمال ذاته , الذيب يظن أن كل ما كان حسنا في عهد آبائنا يظل حسنا في أيامنا هذه ومن ثم لا يرحب بأي مستحدث أو تغيير فنيّ . ورجل الجامعة النظري ليس رجلا عاطفيا حالما كما يظن الكثيرون , بل هو أكثر شراسة من الشيطان , لا من أجل القساوة ذاتها بل من أجل البحث عن الحقيقة . فإذا صادفته نظرية ما , لم تعد صالحة للعمل فإنه يلجأ الى تعديلها حتى تصلح أو يقصيها جانبا الى ما هو أحسن منها – وذلك الحق هو جوهر الحياة العملية وصلبها .
وأكبر الواقعيين من هؤلاء الذين ندعوهم بالنظر بين الحالمين هو ألبرت أينشتين , وعلى الرغم من أنه لم يعمل في القنبلة الذرية ذاتها إلا أنه قام بدور كبير حمل الرئيس فرانكلن روزفلت على تبني البحوث التي أدّت في نهابة الأمر الى دك هيروشيما ونجازاكي في عام 1905 , وكجزء من نظريته الخاصة عن النسبية أعلن أينشتين أن الكتلة ( المادة ) يمكن أن تتحول الى طاقة والطاقة الى مادة, وصاغ ذلك في معادلة جبرية بسيطة يستطيع أي طالب جامعي أن يتدبرها ولبساطتها نوردها هنا :
ط = ك ع
" ط " ترمز للطاقة , " ك " للكتلة , " ع " لسرعة الضوء. وكانت تلك المعادلة إحدى القواعد الأساسية في علم الفيزياء . ولقد عرف في ما قبل عام 1905 أن كل ذرة إن هي إلا مخزن للطاقة . لكن كم تبلغ هذه الطاقة ؟ كانت معادلة أينشتين هي التي سهلت هذا الحساب , وثبت أن كمية هذه الطاقة الهائلة يكاد لا يصدقها العقل , حتى إن علماء الفيزياء الوقورين بدأوا يتحدثون عن الحصول من حفنة من التراب على كمية من الطاقة تكفي لسد احتياجات مدينة صناعية كاملة , أةو يستنبطون من كوب واحد من الماء ما يكفي لأن يسير باخرة كبرى عبر المحيط . ولا شك أن استخدام هذه الطاقة الجديدة المنطلقة من الذرات وفيما إذا كانت تستغل في الأغراض السلمية أو الحربية .



............................

- القنابل النووية ...
وكان يهم أينشتين بقدر ما يعني اي انسان آخر على قيد الحياة. إلا أننا سمعنا للأسف , عقب نشره لمعادلته الشهيرة , عن استعمال الطاقة الذرية في الحرب أكثر مما سمعنا عم استخدمها في السلم . ولقد كانت ( فكرة أن الذرة مخزن للطاقة ) ضرورة منطقية عقب اكتشاف هنري بيكوريل عام 1896 أن اليورانيوم عنصر مشع , وبعد درس السيرج . ج . تومسون ضوء أنابيب التفريغ ووجد أن ضوء أنبوبة الأشعة السينية إن هو الا وميض دقائق صغيرة نعرفها الآن بإسم الألكترونات ( لا تزيد كتلتها عن 1 على 1800 من كتلة ذرة الأيدروجين التي هي أخف الذرات جميعا ) وبعد أن اكتشف بيير وماري سكلود وفسكاكوري عنصر الراديوم . وهنا نجد عناصر مشعة تطلق أشعة وأجزاء متناهية الصغر من ذواتها , وليس في مقدور اي عالم أن يقدم أو يؤخر أو يوقف هذه العملية. واحتاج الأمر الى إعادة النظر في النظريات السائدة عن المادة , ونجم عن ذلك التخلي عن عدد من النظريات الراشخة لدى الكيميائيين والفيزيائيين , وصياغة آراء جديدة كان من الصعب تفهمها نظرا لتعذر رؤيتها وتلمسها .
ومع أن رجال الكيمياء ما زالوا يعاملون الذرة في أغراضهم اليومية في المعامل والمصانع, بمقتضى التعريف القديم من أنها أصغر جزء من المادة لا يقبل القسمة, الا أن رجال الفيزياء قد توقفوا منذ زمن بعيد عن التفكير في الذرة على هذا النمط – وبالرغم من ذلك فإن التعريف القديم ما زال يحمل اليهم بعض الفائدة , مثلما تفيدهم قوانين نيوتن مع أنها لا تشرح كل ما كشف عنه العلم في السماوات أو الذرات ورغم أنه قد طغت عليها نظرية النسبية . وبمعنى آخر لا يزال من المفيد أن نفكر في أية كتلة ، سواء كانت غازا أو سائلا أو جسما صلبا على أساس أنها تجمع من الذرات .
والذرة لم يرها أحد حتى الآن ، ولن يراها أحد في المستقبل . إنها مجرد فرض ، فرض ضروري بدونه لا يقوم علم الكيمياء أو علم الفيزياء النووي ، ولما ظهرت القنبلة الذرية . ولقد أنكر الكثيرون وجود الذرة حتى عهد قريب . ففي أواخر القرن التاسع عشر كان الكيميائي الألماني الشهير ولهلم استوالد ، وهو أحد أتباع الفيلسوف الفيزيائي النمسوي أرنست ماخ ، لا يميل الى قبول الذرة كحقيقة ، لكنه اضطر أخيرا الى الإعتراف بأن الذرة فكرة لا غنى عنها في العلوم الطبيعية .

.........................

- القنابل النووية ...
وفي القشرة الأرضية يوجد 92 نوعا مختلفا من الذرات نسميها بالعناصر وربما كان هناك أكثر من ذلك منذ 2 أو 3 بليون سنة حينما تكونت الكواكب من المادة التي خرجت عن الشمس ، وكانت بعض هذه المادة مشعة غير أنها تعرضت للتلف كما هي الحال مع جميع المواد المشعة – أي أنها تحولت الى مادة لا تعطي أية أشعة من تلقاء ذاتها ( مثلما يفعل اليورانيوم والراديوم حتى الآن ) بل ظلت في في الصخور على هيئة عناصر مستقرة لا تستثار كالرصاص والحديد والنحاس . ولدى رجال الفيزياء كل الأسباب التي تحملهم على أن يعتقدوا أن جميع رصاص العالم كان راديوما في يوم من الأيام ، وأن ما تبقى الآن من الراديوم سوف يتحول الى رصاص خلال آلاف من السنين . وهناك أيضا من الأسباب ما يحمل على الإعتقاد بأنه منذ بليوني سنة مضت كانت بعض المادة الأرضية مشعة لفترات قصيرة كبضعة آلاف من السنين أو بضعة قرون أو سنوات أو أيام أو دقائق أو ثوان .
والذي حمل الفيزيائيين على هذا الإعتقاد أنهم تمكنوا من أن ينتجوا في معاملهم بعض العناصر التي لا توجد في الأرض الآن ، لكنها تتلف الى عناصر ثابتة خلال فترات من الزمن يمكن قياسها .
ومن بين الإثنين والتسعين عنصرا التي لا تزال توجد في الصخور والبحار والنباتات والمعادن ، نجد أن أخفها هو الأيدروجين وأثقلها هو اليورانيوم ، ولقد رتبت جميعها بمقتضى نظام منطقي في جدول يسمى بالجدول الدوري للعناصر . وعلى رأس الجدول يوجد الأيدروجين وفي نهايته يوجد اليورانيوم . وعندما يتحدث عالم الفيزياء عن العدد الذري لعنصر ما إنما يشير الى وضعه العددي في الجدول الدوري ، وعلى هذا يكون العدد الذري للأيدروجين 1 وللأوكسيجين 8 وللنيكل 28 ولليورانيوم 92 .
وعلى الرغم من وجود الأيدروجين على رأس الجدول الدوري فإن وزنه ( الذي يعادل 1) لم يعد الأساس النمطي ، والسبب في ذلك أنه عندما يتم الإتحاد الكيميائي بين الأيدروجين فإن الأوزان الإتحادية لا تكون تضاعفا كاملا تماما ، فلو اعتبرنا الوزن الذري للأيدروجين 1 فإن الوزن الذري للأوكسيجين يكون 15.88 غير أننا إذا اتخذنا من الأوكسيجين الوزن القياسي وأعطيناه رقمه الصحيح 16 ، فإننا نحصل على أرقام صحيحة لقيم الأوزان الإتحادية ، وبمقتضى هذا الوزن القياسي للأوكسيجين يصير الوزن الذري للأيدروجين 1.008113 وعناصر الجدول الذري الإثنان والتسعون لا تعتبر نقية في نظر الفيزيائي على الرغم من اعتبارها كذلك عند الكيميائيين ، بل إنها تعتبر مخاليط . فحين اكتشف كل من عالمي الكيمياء فردريك سودي الإنكليزي وكاسيمير فاجانز البولندي الذي كان يعمل أستاذا بجامعة ميونخ ، اكتشف كل منهما على حدة في عام 1913 أن معدن الرصاص المحضر من المصادر المختلفة يختلف في وزنه الذري ، كان علينا حينئذ أن نتخلى عن الفرض القديم الذي يقول : إن ذرات العنصر الواحد متشابهة جميعا . ولقد اطلق سودي لفظه نظائر isotope على هذه الأنواع المختلفة من ذرات العنصر ، وهذه الكلمة اشتقت من اللغة الإغريقية حيث iso تعني نفس و tope تعني المكان . وإذا سألنا أين تكون نفس هذه الأمكنة ؟ لعلمنا أنها في الجدول الدوري للعناصر وهناك أربعة أنواع من النظائر للرصاص أوزانها الذرية 208،207،206،204 ، ومتوسط الوزن الذري للرصاص 207.21 تبعا لوفرة كل من هذه النظائر المختلفة .

....................

- القنابل النووية ...

ولقد كان هذا المتوسط ( 207.21) مثال الحيرة لدى علماء الكيمياء لعلمهم أن الطبيعة لا تتعامل بالكسور ، وحين اكتشفت النظائر حلت غموض هذه الأوزان الذرية المتوسطة ذات الكسور .
وهناك مئات من النظائر بعضها ثابت لا يطرأ عليه أي تغيير وبعضها مشع عظيم التغير . وعنصر الكربون له نظيران طبيعيان ثابتان وثلاثة نظائر مشعة . وللأيدروجين نظيران طبيعيان أحدهما هو الأيدروجين الثقيل deuterium أو الأيدروجين 2 الذي يزن ضعف وزن النظير العادي وثمة شكل ثالث هو الأيدروجين3 أو tritium الذي اختفىمن على الأرض منذ زمن بعيد ، نظرا لأن نصف عمره يعادل 12.1 سنة فقط أي أن أي كمية منه يتم تحويل نصفها خلال 12.1 سنة ، ونصف ما تبقى خلال 12.1 سنة أخرى وهكذا . واليورانيوم له سبعة نظائر تختلف أوزانها من 232 الى 229 ، وعند إنتاج القنابل الذرية لا نستغني عن النظير العادي ( يورانيوم 238 ) والنظير يورانيوم 235 وهو شكل نادر كما لا نستغني عن كل من الأيدروجين الثقيل ( يد -2 ) والأيدروجين 3( يد – 3 ) لبناء القنابل الأيدروجينية .
وقصة القنابل الذرية هي في غالبيتها قصة نظائر اليورانيوم والأيدروجين ، وهي أيضا قصة نظرية النسبية والطاقة – أي معادلة أينشتين الشهيرة عن الكتلة الطاقة ففي عصر النسبية لا يوجد فارق ما بين الكتلة والطاقة ، فكما يتبين من المعادلة أن كتلة ما من أية مادة ما هي إلا طاقة مجمدة ، وأن الطاقة هي تشتيت هذا الجمود . وكما رأينا من قبل ، يمكننا أن نحسب بدقة مقدار الكتلة التي يمكن أن تتحول الى طاقة . ولقد أوجب علينا تقبلنا لمعادلة الكتلة والطاقة أن ننبذ القول القديم بأن المادة لا تفنى أو تستحدث .
وإذا كانت الكتلة والطاقة يمكن تحويل كل منهما الى الأخرى بحيث أنه إذا فقد جسم ما بعضا من طاقته فإنه يفقد أيضا جزءاً من كتلته أو وزنه فلماذا لا نشاهد هذا الفقد في المصانع ؟
السبب في ذلك أن ما يطرأ على الكتلة من التغير في العمليات الكيماوية مقدار بالغ التفاهه ، إلا أننا حين نتحدث عن القنابل الذرية فإن التغيير لا يكون ملحوظا فقط بل يكون بشعا أما لماذا تتحول الكتلة في القنبلة الأيدروجينية الى طاقة فإننا لن نستطيع أن نفهم ذلك دون الإلمام بفكرة عن تركيب الذرة .
ولنبدأ بتكرار أن الذرة ليست الحبيبة الصلبة الدقيقة التي لا تقبل الإنقسام ولا ترى بالميكروسكوب كما كان الظن حتى أواخر القرن الماضي إنها ليست جميعها كتلة واحدة مصمتة بل بناء من دقائق وهو أعقد بناء محير قابله العلم حتى الآن .
ولقد اضطر علماء الفيزياء بعد إجراء المئات بل الآلاف من التجارب على اليورانيوم والراديوم ، أن يخلصوا الى القول بأن الذرة ذات شبه خاص بالنظام الشمسي ففي مركزها توجد نواة كالشمس وحول هذه النواة تدور الكترونات وهي دقائق يبلغ حجمها 1 على 1800 من ذرة الأيدروجين وكما هي الحال في النظام الشمسي حيث تكاد تتركز الكتلة جميعها في الشمس فكذلك كتلة الذرة تكاد تتركز جميعها في النواة وفيما عدا هذا التشابه لا نستطيع أن نمضي في المقارنة بالمجموعة الشمسية الى أكثر من ذلك صحيح أن ألكترونات تدور حول النواة لكنها تقفز كذلك من مدار الى مدار بشكل لا يمت الى الأفلاك بصلة ، وهي عند قفزها تشع أو تمتص الطاقة


.......................

- القنابل النووية...


وصاحب نظرية هذا الشرود الألكتروني هو العالم الشهير نيلزبور . وقد كانت هذه النظرية فتحا جديدا في الفيزياء الذرية أمكن أن نفسر بها لماذا يتوهج سلك المصابيح الكهربائية عند تسخينه ، كما اكتسبت ألوان المعادن المتأججة ولون قوس قزح معنى جديدا عقب هذه النظرية فهذه الألوان ليست سوى مظاهر لحالات الطاقة , ولما كان من العسير على عالم الفيزياء أن يدرس ألكترونا بمفرده في أي وقت ما فإنه لجأ الى الناحية الإحصائية ليعامل الألكترونات بطرق رياضية جديدة حتى يستطيع أن يعرف ماذا تفعل الألكترونات في متوسطها وهذه الألكترونات تسمى ( بالكهرباء ) عندما تومض في البرق أو عندما تنساب خلال سلك كهربائي لتسير موتورا ويمكن نزع بعض هذه الألكترونات من الذرة دون تدميرها .
والنواة هي الجزء الهام في الذرة وما يحدث لها هو الذي يقرر انفجار القنبلة الذرية وهذه النواة مكونة من بروتونات ونيوترونات ، فالبروتونات ذوات شحنات كهربائية موجبة ، والنيوترونات متعادلة كهربائيا ، بينما الألكترونات سالبة الكهربائية . وهكذا يكون لدينا نواة موجبة الشحنة ومجموعة سالبة الشحنة من الألكترونات تدور حول النواة ، ومن المعلومات الأولية في الكهرباء أن الشحنات الموجبة والشحنات السالبة تجذب بعضها بعضا إلا أننا نتسائل ما الذي يمسك بمكونات النواة طالما أنها تحتوي على بروتونات موجبة الشحنة ونيوترونات لا تجذب إليها أو تنفر منها شيئا – ذلك هو أحد الطلاسم الهامة التي لم تحل حتى الآن في الفيزياء النووية وكيفما كانت القوة الرابطة فإنها أقوى كثيرا من الجاذبية أو الكهربائية فحينما تنفجر قنبلة ذرية محملة باليورانيوم أو البلوتونيوم فإن جزءا صغيرا من هذه الطاقة الرابطة ( أو 0 % ) ينطلق فجأة ، وترتفع سحابة هائلة مختلفة الألوان تشبه في شكلها ( عش الغراب ) وكأنها عمود من النار يبلغ ارتفاعه بضعة أميال ويمكن حسب مقدار الطاقة المنطلقة باستخدام معادلة أينشتين ، وقد وجد أنها كمية هائلة على الرغم من أنه ليس من المحتمل أبدا أن تستهلك جميع البروتونات والنيوترونات في انتاج الطاقة . ولقد كان اكتشاف أوتوهانوف ستراسمان من أن الطاقة المخزونة من النواة يمكن أن نحصل عليها عن طريق قذف اليورانيوم بنيوترونات ، يمثل نقطة تحول في تطور الفيزياء والعلوم العسكرية والهندسة الصناعية وانفلاق نواة اليورانيوم 235 يطلق عليه فنيا ( الإنشطار ) وهو مصطلح استعارة ليزميتنر من علم الأحياء حيث يستخدم ليعبر عن الإنقسام الذاتي لكائن ذي خلية واحدة ( كالميكروبات مثلا عندما يتكاثر ) وهذه التعبيرات كالإنفلاق والإنشطار قد تعني أنه حين تنقسم ذرة من اليورانيوم فإن كسرتي الإنشطار يظلان من اليورانيوم والواقع أن هذه الكسرات ليست يورانيوما أبدا بل هي عناصر مختلفة تماما أخف وزنا من اليورانيوم وفي حالة اليورانيوم 235 غالبا ما ينتج الباريوم والكريبتون ( غاز نادر ) والسترنشيوم وكتلة الكسرات تقل قليلا عن كتلة النواة الأصلية لليورانيوم 235 وطبقا لمعادلة أينشتين فإن هذا الفرق الطفيف يظهر على شكل انطلاق لكمية هائلة من الطاقة .
وهناك طريقة أخرى للحصول على الطاقة من المادة تسمى طريقة ( الإندماج ) وهذا التعبير يعني أن يلتحم عنصران مع بعضهما البعض وذلك ما يحدث بالفعل ، إلا أن الإندماج لا يؤدي الى تكوين مزيد من الأيدروجين مثلا فكما يحدث في حالة انشطار اليورانيوم 235 حيث لا ينتج كسرات صغيرة من اليورانيوم 235 بل عناصر مختلفة تماما أخف وزنا



.......................................

- القنابل النووية ....
نجد أنه عند اندماج الأيدروجين لا نحصل على مزيد من الأيدروجين , بل يتكون الهليوم , وهو عنصر مختلف عن الأيدروجين وأثقل وزنا منه , وتلألأ الشمس والنجوم يرجع الى حركة اندماج الذرات داخلها والبروتونات التي هي نوى ذرات الأيدروجين تتحول عن طريق الاندماج مع الكربون والنيتروجين في عملية معقدة تستغرق ملايين السنين , وتتولد عن هذه العملية كمية من الحرارة تقاس بملايين الدرجات عندما تنطلق الطاقة .
وليس من سبيل الى اخراج مثل هذه العملية الطويلة المعقدة على وجه الارض , الا أنه من المعلوم ( منذ سنوات طويلة قبل إنجاز شطر اليورانيوم 235 ) أنه إذا أمكن إدماج ذرتين من الأيدروجين لنتج عن ذلك ذرة من الهليوم , ولا إنطلقت كمية هائلة من الطاقة – وهذا هو عين التفاعل الذي يحدث في الشمس . ولقد مضى وقت طويل حتى توجه علماء الفيزياء الى الديوتيريوم والتريتيوم عند تصميم القنبلة الأيدروجينية .
ولقد قبل إنه عند انشطار اليورانيوم 235 يتحول ما يقرب من 0.1% من الكتلة المستخدمة الى الطاقة الا أنه إذا إندمجت ذرتان من الأيدروجين الصحيح فإن كمية الطاقة الناتجة تعادل حوالي 0.7% من الكتلة المستخدمة , ومن ثم كان التفوق الهائل لقوة إنفجار القنابل الأيدروجينية على إنفجار القنابل الذرية . وإذا كانت قوة القنبلة الذرية التي دمرت نجازاكي تعادل 20.000 طن من ت.ن.ت فإن القنبلة الأيدروجينية التي تحمل قدرا مماثلا من المادة المنفجرة تكون قوة إنفجارها من 200.000 الى 1.000.000 طن ت. ن. ت ولكي نحمل ذرتين من الأيدروجين المناسب على الاقتراب بعضهما من بعض لدرجة أن نتغلب على قوة تنافر القائمة بين بروتونين متشابهي الشحنة في النوتين , فإن ذلك يستدعي كمية هائلة من الطاقة وبمعنى آخر الحرارة وتقدر درجة الحرارة الواجب تهيئتها ما بين 20.000.000 الى 100.000.000 درجة مئوية , ولن تستطيع مادة على الأرض سواء طبيعية أم صناعية أن تحتمل حتى 100.000 درجة مئوية لأكثر من لحظة خاطفة وليس أمامنا سوى طريق واحد للوصول الى الحرارة المطلوبة ألا وهو تفجير قنبلة ذرية حيث تتولد لفترة قصيرة لا تزيد على 1.2 جزء من مليون من الثانية , حرارة تقترب في شدتها من حرارة الشمس ولكن هل تندمج نواتا أيدروجين لتكونا هليوما خلال تلك اللمحة الخاطفة ؟
لقد خامر الشك العلماء في أول الأمر ثم زال هذا الشك بالتجارب التي أجريت في نفادا وانيوتوك .
ويصف بعض مبسطي العلوم أنه خلال اللحظة التي يعمل فيها الانفجار الذري عمله تتكرر العملية التي تتلألأ بها الشمس والنجوم , حتى إنه يمكن إعتبار القنبلة الذرية كنجم صغير مهلك . ولو كان هذا صحيحا لما كان هناك قنابل ذرية أو قنابل أيدروجينية على الاطلاق إذ لم يتحول خلال بليون سنة سوى 1% فقط من أيدروجين الشمس الى هليوم . وتبعا للدكتور هانزبيث ( الذي ابتكر دورة الأيدروجين – الكربون – النيتروجين ليفسر الإشعاع النجمي ) لا تنتج كميات هامة من الطاقة سوى النجوم الكبيرة وهو يقدر أن الإشعاع الشمسي يستغرق حوالي 10.000 سنة ليهرب , إذ أنه عندما ينطلق الإشعاع متعرجا الى الخارج تمتصه الذرات ثم يرسل مرة أخرى في إتجاهات جديدة . وإذا فرضنا أن من الممكن اندماج نواتي أيدروجين ليكونا نواتا هليوم , فمن أين تأتي الطاقة الفظيعة للقنبلة الأيدروجينية ؟
علينا أن نعود مرة أخرى الى أينشتين . فنواة ذرة الأيدروجين العادي ( يد – 1 ) تتكون من بروتون بينما نواة الهليوم العالي تتكون من بروتونين ونيوترونين . والوزن الذري للأيدروجين العادي 1.008123 وللهليوم 4.00390 وكان الواجب أن يكون الوزن الذري للهليوم أربعة أضعاف الأيدروجين لكن الحال ليس كذلك , إذ لو ضربنا 1.008123 على 4 لحصلنا على 4.032492 وهو رقم يزيد بمقدار 0.028592 عن الوزن الذري الحقيقي للهلوم ( 4.00390 ) فماذا يحدث لهذا الفرق ( 0.028592 ) الذي يعرف فنيتا بإسم النقص الكتلي – عندما تندمج نوى الأيدروجين لتكون نواة الهليوم ؟ طبقا لنظرية أينشتين التي يعتنقها جميع علماء الفيزياء النووية , يظهر هذا النقص الكتلي على شكل طاقة وهذا هو أبسط حالات الإندماج الممكنة وسرعان ما تخلى علماء الفيزياء عن فكرة إدماج نوى الأيدروجين العادي ( يد – 1 ) لتكوين الهليوم نظرا لأن ذلك ( كما أوضحنا من قبل ) يستغرق وقتا طويلا وكان الديوتيريوم أو الأيدروجين ذو الوزن المزدوج ( يد- 3 ) ليبدأوا العملية ويحملوا الديوتيريوم على الإندماج .


.....................

- القنابل النووية ....

وإذا اتخذنا الوزن الذري للأوكسجين قياسا فإن كتلة الديوترون ( بروتون ونيوترون ) تساوي 2.0142 وتكون بذلك كتلة الديوترونين 4.0249 فقط .
والفرق الذي يبلغ 0.0035 يظهر على شكل طاقة تقدر بحوالي 3.5 مليون الكترون فولت . وإذا قارنا ذلك بالطاقة المنطلقة من انشطار ذرة اليورانيوم 235 والتي تعادل 200مليون ألكترون فولت ، لبدت ضآلة الطاقة الأولى ، لكننا إذا تذكرنا أن العدد الذري للديوتيريوم حوالي 2 والعدد الذري لليورانيوم ( في الشكل القابل للإنشطار ) 235 لكانت نسبة الطاقة الى الكتلة أكبر كثيرا في الحالة الأولى عنها في الثانية . وفي الميدان العملي تندمج ذرة من التريتيوم مع ذرة من الديوتيريوم لتنتجا ذرة من الهليوم ذات الكتلة 4 ، مع انبعاث نيوترون وانطلاق طاقة تقدر بالملايين من ألكترون فولت . وهناك احتمال آخر هو اندماج التريتيوم مع التريتيوم إلا أن الناتج من الطاقة أقل كثيرا من اندماج التريتيوم مع الديوتيريوم . وهكذا نرى أن القنبلة الأيدروجينية تحتوي على :
1- قنبلة ذرية لتولد الحرارة الهائلة المطلوبة لمدة 1.2 جزء من مليون جزء من الثانية .
2- ديوتيريوم مسال .
3- بعض من الديوتيريوم المسال .
4- بعض من مادة سدادة لتمسك هذه المجموعة بعضها الى بعض وقتا كافيا يسمح للقنبلة الذرية بتوليد الحرارة .
وعلى الرغم من ندرة الديوتيريوم إلا أنه يمكن الحصول عليه في كميات اقتصادية عن طريق التحلل الكهربائي للماء ، أما التريتيوم، الذي لا يوجد في الطبيعة ، فإنه يخلق بتكاليف غالية في مفاعل خاص بوساطة قذف الليثيوم بالنيوترونات حيث يتكسر الليثيوم الى خليط من الهليوم ( النظير ه – 4 ) والتريتيوم ومعدن البيجماتيت وهو المصدر الأساسي لليثيوم ، منتشر انتشارا واسعا وتوجد منه رواسب اقتصادية كبيرة في أميركا وكندا والجزء الجنوبي الغربي من أفريقيا .
وقذف فلز اليورانيوم بالنيوترونات لازم كذلك لإنتاج البلوتونيوم الذي يعمل كزناد للقنبلة الذرية ، ومن ثم كانت الحاجة ماسة لمفاعلات هائلة لتحويل الليثيوم . أما التريتيوم ( وهوغاز ) فإنه يجمع وينقي ويسال تحت الضغط ثم يحزن . وجميع هذه العمليات باهظة التكاليف ، حتى إن الولايات المتحدة الأميركية أنفقت ألف مليون دولار لتبني ( على شاطىء نهر السافانا ) أكبر مصنع في العالم لإنتاج التريتيوم . والواقع أن صناعة القنابل الأيدروجينية تأتي في المرتبة الثالثة من الأعمال الصناعية الكبرى في الولايات المتحدة الأميركية بعد الإتحاد الأمريكي للصلب ومجموعة جنرال موتورز .
ولتخزين القنابل الأيدروجينية نقائصه ، فالتريتيوم له نشاط إشعاعي ونصف عمره ( كما ذكرنا من قبل ) يعادل 12.1 سنة ، أي أنه لن تنقضي سنوات كثيرة حتى يفسد الى هليوم – 03 أما اليورانيوم والبلوتونيوم فيمكن تخزينهما لعدة قرون . ومن ناحية أخرى ، تتميز القنابل الأيدروجينية بميزات هائلة على القنابل الذرية . فالكتلة من اليورانيوم 235 أو البلوتونيوم تنفجر من تلقاء ذاتها إذا زادت عن الحجم الحرج ، الذي يقع بين كيلو غرام واحد ومائة كيلو غرام – ومن ثم كان هناك حد لحجم القنبلة الذرية ، بينما لا يوجد مثل هذا الحد في حجم القنبلة الأيدروجينية ، فكلما زادت كمية التريتيوم والديوتيريوم في القنبلة ارتفعت قوتها التفجيرية .
نلتقي إن شاء الله في آخر قسم .. ثم يليه
موضوعنا التالي الذي يحمل إسم الوقود الذري ....

.......................