كرة على الميزان: كيف التقطوا اضمحلال ذرة واحدة سريع

الأصل: "Decay-Resolved Charge Changes from Radioactive Decays in Levitated Microparticles"
arXiv:2603.14979 · 2026-03-16 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
كرة زجاجية صغيرة تطفو في شعاع ضوء، كشفت عن كل اضمحلال إشعاعي يحدث بداخلها.

كرة زجاجية صغيرة تطفو في شعاع ليزر، مثل ذرة غبار في ضوء الشمس. بداخلها رصاص مشع يضمحل من وقت لآخر. كل اضمحلال يطرد جسيمات مشحونة، فتفقد الكرة أو تكتسب شحنة كهربائية ضئيلة.

أجبر العلماء الكرة على الاهتزاز في مجال كهربائي متناوب، ومن هذه الاهتزازات حسبوا شحنتها ألف مرة في الثانية. وبجانبها كاشف يلتقط الجسيمات المنطلقة. عندما كان الكاشف يسجّل حدثًا، كانت شحنة الكرة تتغير قفزةً واحدة — أقل من شحنة إلكترون واحد. هكذا تمكنوا من ربط كل اضمحلال بتغير في الشحنة.

اضمحلال واحد — قفزة واحدة في الشحنة. تعمل الكرة كميزان فائق الحساسية يزن كل إلكترون يخرج منها.

اتضح أن اضمحلالات ألفا وبيتا تطرد من الكرة مجموعات مختلفة من الشحنات. جسيمات ألفا، الثقيلة والسريعة، تحمل شحنة أكبر، بينما جسيمات بيتا تحمل شحنة أقل. علاوة على ذلك، اضمحلال ألفا للرادون، الذي يتولد من الرصاص، يطرد وابلًا كاملًا من الإلكترونات البطيئة من سطح الكرة.

تفتح هذه الطريقة طريقًا لدراسة أضعف الانبعاثات الإشعاعية — اضمحلالًا واحدًا في كل مرة. كما لو أننا تعلمنا سماع كل قطرة مطر تسقط على الزجاج، بدلًا من ضجيج المطر كله.

الكرة حساسة جدًا للشحنة لدرجة أنها تلاحظ فقدان جزء من شحنة إلكترون واحد — أقل من شحنة أي جسم حر معروف.

العلماء
Albert Einstein
المفاهيم
الاضمحلال الإشعاعي اضمحلال بيتا صيغة تشتت رذرفورد فصل الشحنات دورة الشحن مهبط جسيم ألفا التقاط إلكترون وميض سائل كاشف إشعاع كسر التفرع قوة ضعيفة تفاعل ضعيف