أنطوان هنري بيكريل: الحادث الذي فتح أبواب الذرة

في أواخر فبراير 1896، تلبدت سماء باريس بالغيوم، فقام فيزيائي كان ينتظر ضوء الشمس بوضع ألواحه الفوتوغرافية وبلورات اليورانيوم الخاصة به في درج. في 1 مارس، قام بتحميض الألواح على أي حال، متوقعًا بقعة باهتة في أحسن الأحوال. لكن الصورة كانت حادة. لم يسقط أي ضوء على اليورانيوم؛ فقد كان اليورانيوم يشع من تلقاء نفسه. تبين أن المادة يمكنها انبعاث الطاقة من العدم، وبذلك انتهت الذرة المرتبة في القرن التاسع عشر.

أربعة أجيال من عائلة بيكريل

وُلد أنطوان هنري بيكريل (Antoine Henri Becquerel) في باريس في 15 ديسمبر 1852 في عائلة توارثت كرسي الفيزياء. كان جده، أنطوان سيزار بيكريل (Antoine César Becquerel)، زميلًا في الجمعية الملكية وابتكر طريقة تحليل كهربائي لاستخراج المعادن من خاماتها. كان والده، ألكسندر إدموند بيكريل (Alexander Edmond Becquerel)، أستاذًا للفيزياء التطبيقية وأحد أبرز سلطات الفترة في دراسة التألق والفسفور - دراسة المواد التي تتوهج بعد تعرضها للإضاءة. ابنه جان (Jean)، المولود عام 1878، أصبح فيزيائيًا أيضًا. شغلت أربعة أجيال على التوالي نفس النطاق المهني وغالبًا نفس الكرسي الفعلي.

قرر هذا الإرث ما كان ينظر إليه، والأهم من ذلك، ما كان يضعه في مختبره. منذ عام 1883، عمل على الفسفور، وهو موضوع والده، إلى جانب الاستقطاب المستوي للضوء، وامتصاص الضوء بواسطة البلورات، والمغناطيسية الأرضية.

مسار المهندس

كان تدريبه عمليًا قبل أن يكون أكاديميًا. دخل المدرسة المتعددة التكنولوجية (École Polytechnique) في عام 1872، وفي عام 1874 انضم إلى هيئة الجسور والطرق (Ponts-et-Chaussées) الحكومية، وأصبح مهندسًا في عام 1877 وارتقى إلى رتبة مهندس رئيسي في عام 1894. جاءت درجة الدكتوراه متأخرة نسبيًا، في عام 1888.

تراكمت المناصب بالتوازي. كان مساعدًا في متحف التاريخ الطبيعي منذ عام 1878، وتولى كرسي والده للفيزياء التطبيقية في المعهد الوطني للفنون والحرف (Conservatoire des Arts et Métiers)، وأصبح أستاذًا للفيزياء التطبيقية في متحف باريس عام 1892 وأستاذًا في المدرسة المتعددة التكنولوجية عام 1895. انتُخب لأكاديمية العلوم الفرنسية في عام 1889 وشغل لاحقًا منصب سكرتيرها الدائم، خلفًا لمارسيلين بيرتيلو (Marcellin Berthelot).

درج في باريس

في يناير 1896، سمعت الأكاديمية الأخبار من فورتسبورغ: اكتشف فيلهلم كونراد رونتجن (Wilhelm Conrad Röntgen) إشعاعًا مخترقًا أطلق عليه اسم الأشعة السينية. كانت الغرفة مكهربة، واستمد بيكريل منها فرضية تتناسب مع خبرته الخاصة. ربما كانت المواد الفسفورية، بعد امتصاص ضوء الشمس، تعيد إرسال جزء منه كأشعة سينية. كانت أملاح اليورانيوم هي الحالة الاختبارية الواضحة؛ وكانت تحت يده.

كانت الطريقة مباشرة. لف لوحًا فوتوغرافيًا بورق أسود حتى لا يصل إليه الضوء. ضع بلورات كبريتات يورانيل البوتاسيوم في الأعلى. ضع المجموعة في الشمس. قم بالتحميض. إذا خرج شيء مخترق من البلورات، فسيحمل اللوح صورتها الظلية.

لقد حدث ذلك. حصل على مخططات، بما في ذلك مخطط لصليب نحاسي موضوع بين البلورة واللوح، واستنتج أنه أكد نظريته. ثم تدخل الطقس. مع تلبد سماء باريس، ذهبت الألواح المجهزة إلى درج مع بقاء اليورانيوم عليها، دون تعرض أو تحفيز. في 1 مارس، قام بتحميضها متوقعًا لا شيء تقريبًا، وبدلاً من ذلك وجد صورة ذات وضوح مذهل.

أعلن ذلك للأكاديمية في 2 مارس 1896: انبعثت الإشعاعات من أملاح اليورانيوم دون أي تحفيز من ضوء الشمس على الإطلاق. كانت فرضيته الأصلية خاطئة، وكان الخطأ يستحق أكثر من الفرضية.

ما يعنيه اليورانيوم

مضى قدمًا. أنتجت مركبات اليورانيوم التي لم تكن فسفورية على الإطلاق نفس التأثير، مما قضى على تفسير الفسفور تمامًا. أنتجه معدن اليورانيوم النقي أيضًا. بحلول مايو 1896، حدد العنصر نفسه كمصدر: كان الإشعاع خاصية لذرات اليورانيوم، مستقلة عن حالتها الكيميائية، أو تاريخها، أو أي إمداد خارجي للطاقة.

هذه الفقرة الأخيرة هي الثورة بأكملها. كانت الطاقة تخرج من المادة باستمرار وبشكل ظاهري مجانًا، وهو ما لم تستطع أي كيمياء أو فيزياء كلاسيكية تفسيره. كان هناك شيء ما يحدث داخل الذرة، وكان يُفترض أن الذرة ليس لها داخل.

عائلة كوري، والجائزة

لم يطارد بيكريل الاكتشاف حتى نهايته؛ بل فعل آخرون ذلك. منذ عام 1898، تولت ماري كوري (Marie Curie) وبيير كوري (Pierre Curie) ما كان يُسمى آنذاك بأشعة اليورانيوم، وعزلا البولونيوم في يونيو 1898 والراديوم في ذلك ديسمبر، ووجدا نفس السلوك في الثوريوم. كانت ماري كوري هي التي صاغت كلمة النشاط الإشعاعي للظاهرة التي تعثر فيها بيكريل.

في عام 1903، قُسمت جائزة نوبل في الفيزياء: النصف لبيكريل لاكتشافه النشاط الإشعاعي التلقائي، والنصف تقاسمته عائلة كوري لعملهم على الإشعاع الذي وجده. كان بالفعل ضابطًا في جوقة الشرف، منذ عام 1900، وينتمي إلى أكاديمية لينسي (Accademia dei Lincei) في روما والأكاديمية الملكية في برلين.

لماذا يُدعى هنري عبقريًا

الوصف الصادق للجودة المركزية ليس الجرأة المفاهيمية. كانت فرضية بيكريل تقليدية وكانت خاطئة؛ تم تحميض اللوح الحاسم بدافع النزوة خلال فترة من الطقس السيئ. ما يفصله عن أي شخص آخر حظي بحادث محظوظ هو ما فعله في الأسابيع العشرة التالية.

الانضباط يكمن في المتابعة. عند تقديمه لنتيجة تناقض نظريته، لم يشرحها بعيدًا - بل قام بتفكيك تفسيره بشكل منهجي. اختبر مركبات اليورانيوم التي لا يمكن أن تفسفر. اختبر معدن اليورانيوم نفسه. في غضون شهرين، حدد التأثير في العنصر بدلاً من أي ترتيب كيميائي له، وأبلغ عن التسلسل الكامل، بما في ذلك فشل فكرته الأولية، إلى الأكاديمية. الكليشيه حول الصدفة التي تحابي العقل المستعد دقيق لمرة واحدة: قضى بيكريل ثلاثة عشر عامًا في الفسفور وكان يعرف بالضبط ما يعنيه اللوح الشاذ.

الحالة المعاكسة مباشرة ويجب ذكرها. لم يسمِ النشاط الإشعاعي، ولم يعزل عنصرًا مشعًا، ولم يشرح الآلية، ولم يتابع المجال بالضراوة التي جلبها آل كوري إليه. ورث مختبره وموضوعه وكرسيه تقريبًا. قسمت لجنة نوبل الجائزة لسبب ما. ما قدمه كان الملاحظة التي نمت منها كل الأشياء الأخرى، والنزاهة الفكرية للإبلاغ عنها ضد مصلحته الخاصة - وهو أمر نادر بين العلماء أكثر من العبقرية.

الإرث

توفي في لو كرواسيك في بريتاني في 25 أغسطس 1908، عن عمر يناهز خمسة وخمسين عامًا، بعد اثني عشر عامًا من الاكتشاف وقبل فترة طويلة من فهم أي شخص لما يفعله الإشعاع بالأشخاص الذين يتعاملون معه. وحدة النشاط الإشعاعي في النظام الدولي هي البيكريل: تفكك نووي واحد في الثانية، وهي كمية صغيرة جدًا لدرجة أن الأشياء العادية تسجل بالمئات. كل مسح طبي يستخدم مادة تتبع، وكل رقم أمان للمفاعل، وكل قياس للغبار الذري يُقتبس باسمه. الدرج الذي ترك فيه الألواح هو السبب في وجود الفيزياء النووية.