نبذة عن حياة الفيزيائي “فرانسس وليام أستون”

2016 عصر الذرة

جون كلارك مع مايكل ألابي وإيمي جان بيير

KFAS

شخصيّات المخطوطات والكتب النادرة

أستون، فرانسس (١٨٧٧ – ١٩٤٥)

فرانسس وليام أستون فيزيائي إنجليزي ابتكر مطياف الكتلة المستخدم في فصل الذرات والتعرف عليها، وبخاصة الذرات ذات النظائر المتعددة.

ولد أستون على مقربة من مدينة بيرمنغهام الإنجليزية ونال تحصيله العلمي في كلية ميسون (أصبحت فيما بعد جامعة بيرمنغهام) وجامعة كيمبردج التي درس فيها الكيمياء. عمل أستون في الفترة بين عامي ١٨٩٨ و ١٩٠٠ مع الكيميائي الإنجليزي إدوارد فرانكلاند (١٨٢٥- ٩٩) مركزاً نشاطه في هذه المرحلة على ظاهرة النشاط البصري.

ونظراً لخبرة أستون الواسعة في مجال الخواء العالي دعاه الفيزيائي جون بوينتنغ (١٨٥٢- ١٩١٤) ليعود إلى جامعة بيرمنغهام، وبقي هناك حتي عام ١٩١٠ حين انتقل للعمل في مختبر كافندش بجامعة كيمبرج تحت إشراف الفيزيائي الإنجليزي جيه. جيه. تومسون (١٨٥٦ – ١٩٤٠).

وباستثناء الفترة التي قضاها في هيئة الطيران الملكي بجنوب إنجلترا خلال الحرب العالمية الأولى، استقر أستون في كيمبردج بقية حياته المهنية.

يتكون مطياف الكتلة لأستون مبدئياً من أنبوب تفريغ كهربائي يتم عند الأنود فيه إنتاج أشعة موجبة الشحنة (أيونات موجبة) وتمرر الأشعة في منطقة يوجد فيها المجالان المغناطيسي والكهربائي يؤديان إلى انحرافها عن مسارها.

تعتمد زاوية الانحراف على الكتلة فينتج عن ذلك انفصال الأيونات مختلفة الكتلة (تنحرف الأيونات الأقل كتلة بمقدار أقل) ومن ثم تسجل نقطة وصولها على فلم أو لوح حساس.

كان عنصر النيون النادر أول موضوع لدراساته عام ١٩١٩. وقد اكتشف أستون أن للنيون نظيرين كتلة أولهما ٢٠ والآخر ٢٢ وبنسبة ١٠ إلى ١ على التوالي. أدى هذا الاكتشاف إلى معرفة سبب وجود النيون في الطبيعة بكتلة ذرية لاتساوي عدداً صحيحاً، ٢٠.٢.

كذلك تمكن أستون من تفسير سبب وجـــــود الكلور فـــــي الطبيعـــــة بكتلة غريبــــة (٣٥.٥): إذ يتكون من نظير الكلور ٣٥- (بنسبة ٧٥٪) ونظير الكلور – ٣٧ ( بنسبة ٢٥٪). عكف أستون على تحديد الوزن الذري لــ ٢١٢ من نظائر العناصر الطبيعية المعروفة في زمنه.