Visivyoweza Kuonwa kwa Macho Matupu

MAVUMBI membamba huelea hewani pasipo kuonekana. Lakini mwali wa jua unapopenya dirishani, mavumbi hayo yasiyoonekana awali yaanza kuonekana ghafula. Macho ya binadamu yaweza kuona mavumbi hayo kwa msaada wa mwali huo mkali wa mwanga.

Hebu fikiria pia mwanga unaoonekana, ambao kwa macho matupu huonekana kuwa mweupe au bila rangi yoyote. Ni nini kinachotukia mwanga wa jua unapopenya matone ya maji kwa pembe barabara? Maji hutenda kama mche, hutokeza upinde wa mvua wenye rangi maridadi!

Kwa kweli, vitu vilivyo karibu nasi hurudisha mwanga wenye masafa mbalimbali ambayo sisi huona yakiwa rangi. Kwa mfano, nyasi ya rangi ya kijani-kibichi haitokezi mwanga wa kijani-kibichi, badala yake, hufyonza masafa yote ya mwanga uonekanao isipokuwa wa rangi ya kijani-kibichi. Nyasi hurudisha mwanga wa kijani-kibichi machoni mwetu. Kwa hiyo, twaiona nyasi ikiwa na rangi ya kijani-kibichi.

Kuona kwa Msaada wa Vifaa Vilivyotengenezwa na Mwanadamu

Katika miaka ya karibuni vitu vingi tusivyoweza kuona kwa macho matupu vimeweza kuonwa kwa msaada wa vifaa vya kisasa. Twaweza kutazama kwa hadubini tone la maji lionekanalo kuwa bila uhai na kugundua kwamba limejaa viumbe mbalimbali wanaosonga. Na unywele uonekanao kuwa laini kwa macho matupu, huonekana ukiwa umechanika-chanika na wenye kukwaruza. Hadubini zenye nguvu zaidi zaweza kukuza vitu zaidi ya mara milioni moja, ni sawa na kukuza stempu ya posta iwe na ukubwa wa nchi ndogo!

Siku hizi, watafiti waweza kuona picha ndogo za visehemu vinavyotoshana na atomu kwa kutumia hadubini zenye uwezo mkubwa zaidi. Uvumbuzi huo umewawezesha kuona vitu ambavyo havikuwa vikionwa na mwanadamu kwa macho matupu hadi majuzi.

Na kwa upande mwingine, twaweza kutazama angani usiku na kuona nyota. Nyota ngapi? Kwa macho matupu twaweza kuona maelfu machache tu. Lakini watu walianza kuona nyota zaidi kwa kutumia darubini iliyovumbuliwa takriban miaka 400 iliyopita. Kisha, katika miaka ya 1920, darubini yenye nguvu zaidi iliyowekwa katika Kituo cha Kuangalilia Angani cha Mlima Wilson ilifunua kwamba kuna magalaksi mengine yenye nyota nyingi sana mbali na galaksi yetu. Leo, kwa kutumia mashine tata za kuangalilia angani, wanasayansi wanakadiria kwamba kuna makumi ya mabilioni ya magalaksi, mengi yakiwa na mamia ya mabilioni ya nyota!

Ajabu ni kwamba darubini zimethibitisha kuwa mabilioni ya nyota zionekanazo kuwa Kilimia inayoshabihi maziwa kwa sababu inadhaniwa kuwa zimesongamana sana, zimetenganishwa na umbali mkubwa  kupindukia. Vivyo hivyo, hadubini zenye nguvu zimewezesha macho matupu kuona kwamba vitu vionekanavyo kuwa mango, kumbe, vimefanyizwa kwa atomu ambazo huwa na nafasi tupu.

Vitu Vidogo Isivyowazika

Kitu kidogo sana kiwezacho kuonwa kwa hadubini ya kawaida kina zaidi ya atomu bilioni kumi! Lakini, mnamo mwaka wa 1897 iligunduliwa kwamba atomu ina elektroni ndogo mno zinazozunguka. Punde si punde, iligunduliwa kwamba kiini cha atomu kinachozungukwa na elektroni kina chembe kubwa—nutroni na protoni. Atomu au elementi mbalimbali 88 za kiasili zilizomo duniani, kwa kawaida zinatoshana, lakini zina uzani mbalimbali kwa sababu kila atomu ina idadi inayoongezeka ya chembe hizo tatu za msingi.

Elektroni—atomu ya hidrojeni ina elektroni moja—huzunguka kiini cha atomu mara bilioni kadhaa kila baada ya sehemu moja ya milioni ya sekunde, na hivyo huipa atomu umbo na kuifanya itende kama mango. Elektroni 1,840 hivi zatoshana na protoni au nutroni moja. Atomu nzima ni kubwa mara 100,000 hivi kuliko protoni na nutroni!

Ili kufahamu utupu wa atomu, jaribu kuwazia umbali wa kiini cha atomu ya hidrojeni kutoka kwa elektroni inayokizunguka. Ikiwa kiini hicho chenye protoni moja kingetoshana na mpira wa tenisi, basi elektroni inayokizunguka ingekuwa umbali wa takriban kilometa tatu!

Ripoti moja kuhusu sherehe ya ukumbusho wa miaka mia moja tangu elektroni igunduliwe ilisema: “Ni watu wachache sana wanaosita kusherehekea kitu ambacho hakuna mtu aliyewahi kukiona, kisichokuwa na ukubwa halisi japo kina uzani unaoweza kupimwa, na chenye chaji ya umeme—tena kinachozunguka kama pia. . . . Leo hakuna mtu awaye yote anayebisha kuwapo kwa vitu tusivyoweza kamwe kuona.”

Hata Vitu Vidogo Mno

Sasa wanasayansi wanaweza kuchunguza ndani ya kiini cha atomu kwa msaada wa mashine za kuongeza mwendo wa atomu, zenye uwezo wa kuvurumisha chembe kuelekeana. Tokeo ni kwamba, habari imeandikwa kuhusu chembe nyingi zenye majina ya kiajabu-ajabu—positroni, fotoni, mesoni, quark, gluoni na kadhalika. Zote hizo hazionekani, hata kwa hadubini yenye nguvu zaidi. Lakini ishara za kuwapo kwake huonekana kwa kutumia vifaa kama vile chombo kilichojaa mvuke cha kupimia chembe zenye chaji, chombo cha kutafutia nyendo za chembe zenye chaji kwa kutoa mikondo ya povu na vihesabio vya mmeto.

Sasa watafiti huona vitu ambavyo havikuonekana awali. Na hivyo, wanafahamu umuhimu wa zile wanazoamini ni kani kuu nne—nguvu ya uvutano, kani ya sumaku-umeme, na kani mbili za nyukilia ziitwazo “kani yenye nguvu” na “kani dhaifu.” Wanasayansi fulani hutafuta ile wanayoiita “nadharia inayohusu kila kitu,” ambayo wanatumaini itatoa maelezo sahili juu ya ulimwengu mzima, kuanzia vitu vionekanavyo kwa macho matupu hadi vile vionekanavyo kwa hadubini.

Twaweza kujifunza nini tuonapo vitu visivyoonekana kwa macho matupu? Na wengi wamefikia mkataa gani kwa kutegemea mambo waliyojifunza? Makala zifuatazo zitajibu maswali hayo.

[Picha katika ukurasa wa 3]

Picha za atomu za nikeli (juu) na atomu za platini

[Hisani]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center