Thursday, Jul 27th

Last update07:34:40 PM GMT

தலைப்புச் செய்திகள்:
You are here: சமூக நோக்கு கட்டுரைகள் அணுவும், அண்டமும் - அறிந்துகொள்வோம்

அணுவும், அண்டமும் - அறிந்துகொள்வோம்

E-mail Print PDF

அணு, அணுசக்தி, அணு உலை, அணு குண்டு என்பன பற்றிய சில அடிப்படை தகவல்களை நாம் தெரிந்து கொள்வது நமக்கு அவைகளைப் பற்றிய விழிப்புணர்வை ஏற்படுத்துவதுடன் பிறருடன் இத்தகவல்களைப் பகிர்ந்து கொள்வது நம்மை நாமே அவசர காலங்களில் பாதுகாத்துக் கொள்ளவும் பிரச்சினகளை எதிர்கொள்ளவும், வளர்ந்து வரும் எம் சந்ததினருக்கு அறிவு புகட்டவும் உதவும்.

நாம் ஒரு கட்டிடத்தை எழுப்ப செங்கற்களைப் பயன்படுத்துவது போல் இப்பிரபஞ்சத்தின் எந்த ஒரு ஜீவராசியும் செல் என்ற அடிப்படை அலகைக் கொண்டே உருவாகின்றது. எந்த ஒரு ஜடப்பொருளும் ஒரு சின்னஞ் சிறு அணு என்கிற அலகை அடிப்படையாகக் கொண்டே கட்டமைக்கப்படுகின்றது. அணு ஒரு உரோமத்தின் பருமனில் 10 லட்சத்தில் ஒரு பங்கு அளவிற்கு மிக மிகச் சிறியதான துகள்! ஒரு சாதாரண நுண்ணோக்கி மூலம் ஒரு ஊசி முனைப் புள்ளியில் ஒரு கோடி அணுக்களை நாம் காணமுடியும்.

இரசாயணக் கோட்பாடுகளின்படி ஒவ்வொரு பொருளின் அணுவும் அதற்கென ஒரு தனித் தன்மை கொண்டவை. அப்படி ஒரே தன்மை கொண்ட பலகோடி அணுக்கள் சேர்ந்து உருவாகும் ஒரு இரசாயணப் பொருளை நாம் தனிமம் (element) என்கிறோம். உதாரணமாக ஹைட்ரஜன், ஆக்சிஜன், இரும்பு, ஈயம், செம்பு, துத்தநாகம் மற்றும் யுரேனியம் போன்றவைகள் தனிமங்கள் ஆகும்.

அணு -  Atoms
உலகில் உள்ள எல்லாப் பொருள்களும் அணுக்களால் ஆனவையே (நம் உடலும் கூடத்தான்). எல்லாப் பொருள்களிலும் அல்லது தனிமங்களிலும் (Elements) அணு அதனுடைய அடிப்படை அளவுவாக இருக்கிறது. தனிமங்களை இதைவிட சிறிய அளவாக பிரிக்க முடியாது.

அதாவது ஒரு அணுவை எடுத்தால் அது இரும்பு அணுவா, ஆக்ஸிஜன் அணுவா அல்லது ஹைட்ரஜன் அணுவா என கூறமுடியும். அணுவைப் பிரிக்க முடிந்தாலோ அல்லது அணுவின் ஒரு பகுதியை மட்டும் நோக்கினாலோ அதனுடைய இரும்பு, ஆக்ஸிஜன் போன்ற அடையாளங்கள் மறைந்து விடும். சரி, இரும்பு அணுவுக்கும் ஆக்ஸிஜன் அணுவுக்கும் என்ன வித்தியாசம்? அணுவுக்குள் இருக்கும் பொருட்களின் எண்ணிக்கையில் தான் வித்தியாசம், பொருட்களில் வித்தியாசமில்லை.

அணுவுக்குள் என்ன இருக்கிறது: எல்லா அணுவுக்குள்ளும் இருக்கக்கூடியவை மூன்றே பொருட்கள்.
1. எலக்ட்ரான்,
2. ப்ரோடான்,
3. நியூட்ரான் ஆகியவை.

இவற்றில் ப்ரோடானும் ந்யூட்ரானும் அணுவின் மையப்பகுதியில் அணுக்கரு என்றழைக்கப்படும் பகுதியில் இருக்கும். எலக்ட்ரான் அணுக்கருவைச் சுற்றி வந்து கொண்டிருக்கும். இதில் எலக்ட்ரானும், ப்ரோடானுமே சம அளவான எதிரெதிர் மின்சக்தியைக் கொண்டவை. அணுவில் இவையிரண்டும் சம அளவில் இருப்பதால் இதன் சக்திகள் ஒன்றையொன்று ஈர்த்து அணுவின் அமைப்பை நிலையானதாக்குகிறது.

ப்ரோடான்: பாஸிடிவ் சக்தி கொண்டது. அணுவின் மையத்தில் இருக்கும். எடை 1.0073 amu.
எலக்ட்ரான்: நெகடிவ் சக்தி கொண்டது. அணு மையத்தைச் சுற்றி சுழன்று வரும். ப்ரோடானுக்கு சமமான சக்தி இருந்தாலும், ப்ரோடானை விட இரண்டாயிரம் மடங்கு எடை குறைவானது. எடை 0.000549 amu.

அணுவானது ந்யூட்ரான்: ப்ரோடானும், எலக்ட்ரானும் இணைந்தது. அதனால் மின்சக்தி சமனப்பட்டு சக்தியை வெளிப்படுத்தாமல் இருக்கும். கிட்டதட்ட ப்ரோடானின் எடை 1.0087amu. இது இல்லாமல் ப்ரோடான், எலக்ட்ரான் மட்டும் கொண்ட அணுக்கள் உண்டு.

அணுவின் அளவு:
மிகச் சிறிய அணு. அதாவது ஒரு எலக்ட்ரான், ஒரு ப்ரோடான் கொண்டது ஹைட்ரஜன் அணு. இதன் விட்டம் 5-10(-8) MM. உருவகப்படுத்தி பார்க்க வேண்டுமானால் 2 கோடி ஹைட்ரஜன் அணுக்களை ஒரு நேர்க்கோட்டில் வைத்தால் ஒரு மில்லிமீட்டர் நீளம் வரும்.
அணு எண்: அணுவில் உள்ள ப்ரோடான்களின் எண்ணிக்கையைக் குறிக்கும்.

அணுவின் அமைப்பு: உலகின் சின்னஞ் சிறிய பொருள் அணு என்று நாம் கூறினாலும் அந்த அணு மூன்று உட்பொருள்களால் ஆனது என்பதனை அறிந்து கொண்டோம்  புரோட்டான், நியூட்ரான் மற்றும் எலெக்ட்ரான் என்ற மூன்று மூலக்கூறுகளைத்தான் அணுவைக் கட்டமைக்கும் உட்பிரிவு அணுத் துகள்கள் (Sub atomic particle)  என்று நாம் அழைகிறோம்.

இந்த மும்மூர்த்திகளில் புரோட்டான், நியூட்ரான் இரண்டும் கூட்டணியாக இணைந்து பின்னிப் பிணைந்து  எலெக்ரான்களிலிருந்து வெகுதூரம் விலகி அணுவின் மையத்தில் அணுவின் உட்கரு (Nucleus) என்ற பெயரில் குடிகொண்டுள்ளது. எலெக்ட்ரான் எனப்படும் இந்த மின்னனு உட்கருவை அசுர வேகம், மின்னல் வேகம் என்ற வார்த்தைகளில் அடங்காத பத்துலட்சத்தில் ஒரு பங்கு வினாடியில் ஒரு சுற்று என்ற அதிசயிக்கத்தக்க வேகத்தில் சுற்றி வருகின்றன.

எலெக்ட்ரான்களின் இந்த சுழற்சி வேகம்தான் அணுவுக்கு முட்டை ஓடு போன்ற ஒரு வெளிப்புறத் தோற்றத்தை அளிக்கின்றது. இன்னும் விளக்கமாகச் சொல்ல வேண்டும் என்றால் ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் விட்டம் 6 கி.மீ அகலம் என்று கற்பனை செய்து கொண்டால் அதன் மையத்தில் ஒரு டென்னிஸ் பந்தின் அளவுதான் ஹைட்ரஜன் அணுவின் உட்கரு இருக்கும்.

இந்த  உட்கருவிலிருந்து 3 கி.மீ அப்பால் சுற்றி வரும் எலெட்ரான்கள்தான் அணுவுக்கு ஒரு திடத்தோற்றத்தைத் தருகின்றது. எலெக்ட்ரான்களுக்கும் உட்கருவுக்கும் இடைப்பட்ட தூரம் எதுமேயற்ற ஒரு வெற்றிடம்! ஆனால் எலெக்ட்ரான்களின் சுழற்சியினால் உருவாகும் இந்த மாயச் சுவரைக் கடந்து இந்த சூன்யத்துற்குள் எதுவுமே நுழைந்து விட முடியாது. எப்படி ஒரு மின் விசிறி சுழலும் போது ஒரு பென்சிலை இறக்கைகளின் சுழற்சியில் நுழைத்தால் உட்செல்ல முடியாதோ அப்படித்தான் அணுவுக்குள்ளும் எந்த ஒரு சக்தியும் நுழைய முடியாது.

அணுவின் இந்த அமைப்பை சூரிய குடும்பத்தோடும் ஒப்பிடுவதுண்டு. அணுவின் உட்கருவை சூரியன் என்று வைத்துக் கொண்டால் எலெக்ரான்கள் தான் கிரகங்கள் ஆகும். ஆனால் கிரகங்கள் ஒரு குறிப்பிட்ட பாதையில் சுற்றிவருவது போல் அணுவின் உட்கருவை எலெக்ட்ரான்கள் சுற்றுவதில்லை. அப்பாதையைக் கண்காணிப்பது என்பதும் அவ்வளவு சுலபமில்லை. மேலும் அணுவின் உட்கருவில் புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் ஒரே இடத்தில் நிலை கொள்ளாமல் இடம் மாறி மாறி நகர்ந்து கொண்டே இருக்கும்.

ஒரு அணு நிறையின் (Mass) பெரும் பங்கு அதன் உட்கரு எனலாம். ஏனெனில் எலெக்ரான்கள் வெகு இலகுவான நிறையுடையது. ஒரு புரோட்டான் 1836 எலெக்ரான்களின் நிறை கொண்டது. ஒரு நியூட்ரான் 1839 எலெக்ரான்களின் நிறை கொண்டது என்றால் ஒரு எலெக்ரானின் நிறையை நாம் ஒருவாறு யூகிக்கலாம்.

ஒவ்வொரு புரோட்டானும் ஒரு யூனிட் நேர் மின் சக்தியைக் கொண்டிருக்கும். ஒவ்வொரு எலெக்ட்ரானும் ஒரு யூனிட் எதிர்மின் சக்தியைக்கொண்டிருக்கும். நியூட்ரான்கள் மின்னோட்டம் எதுவுமே இல்லாத சமநிலை யுடையவை ஒரு அணுவில் புரொட்டான்களின் எண்ணிக்கையும்  எலெக்ட்ரான்களின் எண்ணிக்கையும் பெரும்பாலும் சமஅளவில் இருப்பதால் அணுக்களும் சமநிலை மின்னோட்டம் (Electrically Neutral) உள்ளவை எனலாம்.

ஒரு அணுவுடன் ஒப்பிடும்போது ஒரு புரொட்டானும் நியூட்ரானும் லட்சத்தில் ஒரு பங்கு சிறியவைகள். இந்த புரொட்டானும் நியூட்ரானும் கூட மேலும் சின்னஞ் சிறிய குவார்க்ஸ் எனப்படும் நுண்துகள்களால் ஆனவை.

ஆனால் எலெக்ட்ரான்கள் அப்படி அல்ல. இவைகள் எந்த ஒரு நுண்துகள் களாலும் ஆனவை அல்ல. எலெக்ரான்களின் நிறையோ வெகு சொற்பமே என்றாலும் எலெக்ட்ரான்கள் எதிர்மின் சக்தி கொண்டவைகள் என்பதால் அது உட்கருவால் ஈர்க்கப்படுகின்றது. எதிர் மின்னோட்டம் கொண்ட எலெக்ட்ரான் கள் உட்கருவிலிருந்து விலகிச் செல்லவே முயலும்.

முடிவில் அதனதன் ஈர்ப்பு சக்தியால் சூரியனை கிரகங்கள் சுற்றிவருவது போல் எல்லா எலெக்ட்ரான்களும் உட்கருவைச் சுற்றி வலம் வருகின்றன.  இதில் அதிக எதிர்மின் சக்தி கொண்ட எலெக்ட்ரான்கள் உட்கருவிலிருந்து நம் யுரேனஸ் கிரகத்தைப்போல் வெகுதூரம் விலகியும் குறைந்த சக்தி கொண்ட எலெக்ட்ரான்கள் உட்கருவின் அருகில் புதன் கிரகத்தைப்போல் பல்வேறு அடுக்குகளில் (Shell) சுற்றி வருகின்றன.

இயல்பு நிலையில் எந்த பாதிப்புக்கும் ஆட்படாமல் உள்ள அணு ஒரு பெட்டிக்குள் கிடக்கும் பட்டாசைப் போல் அடங்கிக் கிடக்கும் (Inert Stage). பட்டாசின் திரியில் ஒரு நெருப்புப் பொறி பட்டவுடன் அது வெடித்துச் சிதறு வது போல் அணுக்களும் ஏதாவது ஒரு வகையில் பாதிப்புக்கு உள்ளாகும் போது அவைகளும் வெடித்துப் பிளவுறும்.

இந்த அணுப்பிளவின் போது வெளிப்படும் அபரிமித சக்தியைத்தான் அணுசக்தி என்கிறோம். கண்களால் பார்க்கக் கூடிய திரியை நம்மால் எளிதில் பற்ற வைக்க முடியும். ஆனால் கண்களுக்கே புலப்படாத அணுக்களை எப்படிப் பற்ற வைத்துப் பாதிப்புக்கு உள்ளாக்குவது? ஆனாலும் கண்களுக்கே புலப்படாத இந்த அணுக்களையும் பிளந்து அதன் உள்ளே புகுந்து சாதித்துவிட்டான் மனிதன்!

இங்குதான் மனிதனின் மூளை எத்தகைய அபார சக்தி வாய்ந்தது என்பதை  நம்மால் உணர்ந்து கொள்ளமுடிகிறது.

எனவே ஒவ்வொரு தனிமத்திற்கும் ஒரு அடிப்படைத் தன்மை கொண்ட அணுக்களே அதற்கான செங்கற்கள் எனலாம்! ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட தனிமங்கள் சேரும்போது ஒரு புதிய கூட்டுப்பொருள் (compound) உருவாகிறது. உதாரணமாக நாம் அருந்தும் நீரைச் சொல்லலாம். ஹைட்ரஜன் அணுக்களும் ஆக்ஸிஜன் அணுக்களும் சேர்ந்து நீர் உருவாகின்றது.

நீரை உருவாக்கப் பயன்படும் ஹைட்ரஜன், ஆக்ஸிஜன் அணுக்களின் சேர்மம் ஒன்றுக்கு ஒன்று என்ற சரி விகிதத்தில் இல்லாமல் சற்று வித்தியாசமான தாயும், சிக்கல் நிறைந்த அம்சமாகவும் உள்ளன. அணு எடை வித்தியாசம் காரணமாய் இரண்டு ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் ஒரே ஒரு ஆக்ஸிஜன் அணுவுடன் இணைந்து நீரை (H2O) உருவாக்குகின்றன. ஒன்றுக்கு மேற்பட்ட தனிமங்கள் சேர்வதால் உருவாகும் இந்த சேர்மத்தின் அடிப்படை அலகை நாம் நீரின் மூலக்கூறு (Molecule) என்கிறோம்.

ஒவ்வொரு தனிமங்களின் அணு எடையைப் பொறுத்தவரை அதிக வித்தியாசம் காணப்படும் அளவிற்கு அதன் பருமனைப் பொறுத்தவரை குறுக்களவில் அதிக வித்தியாசம் ஏதும் இல்லை. ஏறக் குறைய அணுக்கள் யாவுமே ஒரே குறுக்களவைக் கொண்டுள்ளன. உதாரணமாக இவ்வுலகில் அதிக அணு எடை கொண்ட தனிமமான யுரேனியத்தின் அணு எடையானது ஹைட்ரஜன் அணு எடையை விட 200 மடங்கு அதிகம்! ஆனால் யுரேனிய அணுவின் குறுக்களவோ ஹைட்ரஜன் அணுவின் குறுக்களவை விட 3 மடங்கே அதிகம்!

கடுகு சிறுத்தாலும் காரம் குறையாதென்பார்கள். அணுதான் இப்பிரபஞ்சத்தின் மிக மிகச் சின்னஞ் சிறிய பொருள். ஆனால் அதன் சக்தியும் வீரியமும் மிக மிகப் பெரிய அளவிலானது. அணுவில் பொதிந்துள்ள ஆற்றலின் (energy) அளவோ அளவிட முடியாத அபரிமித சக்தியாகும்! குதிரையை வசப்படுத்த நாம் சேணம் பூட்டி அதைக் கட்டுப்படுத்துவது போல் அளப்பரிய அணுவின் ஆற்றலையும் கட்டுப்படுத்தி நம் தேவைக்குப் பயன்படுத்த நம் விஞ்ஞானிகள் வழிவகைகள் கண்டுள்ளனர்.

அண்டம்:
அண்டம் என்பது சின்னஞ் சிறிய நுண்துகள்களிலிருந்து மிகப்பெரிய விண்மீன் கூட்டங்கள் (Galactic Super cluster) வரை அடங்கும். வானவியலார் சுமார் 10,000 கோடி விண்மீன் கூட்டங்கள் (Galaxy) அண்டத்தில் மிதப்பதாகவும், ஒவ்வொரு விண்மீன் கூட்டத்திலும் சுமார் 10,000 கோடி நட்சத்திரங்கள் இருப்பதாகவும் கணக்கிட்டுள்ளனர்.

அண்டம் உருவாக்கத்திற்கு அறிவியலர்களால் ஒப்புக்கொள்ளப்பட்ட ஒரு கோட்பாடு சுமார் 1500 கோடி ஆண்டுகளுக்கு முன் ஏற்பட்ட பெருவெடிப்பு அல்லது பெரும்பிரளயம் (Big Bang) என்பதாகும். பெருவெடிப்பு நிகழ்வுக்குப்பின் அந்தக் காலகட்டத்தில் அண்டம் என்பது 10000 டிகிரி உயர் வெப்ப நிலையில் வெறும் வாயுக்களாலான ஒரு பெரிய தீக்கோளமாகும். அது விரிந்து பரவி பரவி குளிரும் தன்மை உடையதாய் இருந்தது. வெப்பம் தணியத் தொடங்கியதும் முதலில் அணுக்கருவின் நுண்துகள் உருவாகி அதன் பின்னர் புரோட்டான் எலக்ட்ரான் ஆகியன உருவாகின.

பின்னர் ஒரு மில்லியன் ஆண்டுகளுக்குப்பின் அணுக்களின் ஈர்ப்பு விசை, வெப்பநிலை தணிதல் போன்ற காரணங்களால் தொடக்கத்தில் ஹைட்ரஜன், ஹீலியம், லித்தியம் ஆகிய அணுக்கருக்கள் உருவாகி, விண்மீன் கூட்டங்கள் உருவாக அடிப்படை காரணிகளாக (Protogalaxy) அமைந்தன.

மேலும் மேலும் அணுக்கரு இணைவு, வெப்பம், குளிர்தல், ஈர்ப்பு விசை ஆகிய காரணங்களால் சுமார் 500கோடி ஆண்டுகளுக்குப்பின் விண்மீன்கூடங்கள் உருவாகி பின்னர் அவற்றில் நட்சத்திரங்கள் உருவாகியிருக்கும் என்பதும், நம் சூரியன் உருவாகி 1000கோடிஆண்டுகள் இருக்கும் என்பதும் வானவியலர் கருத்து.

விண்மீன் கூட்டங்கள் கொத்துக் கொத்தாதாக (Super cluster) அண்டவெளியில் ஈர்ப்பு விசையினால் குறிப்பிட்ட இடங்களில் பின்னி பிணைந்து கிடக்கின்றன. லட்சக்கணக்கான ஆண்டுகள் ஆனபோதிலும் இன்னும் இந்த அண்டம் மேலும் மேலும் விரிந்து கொண்டுதானிருக்கிறது.

பெருவெடிப்பு கோட்பாட்டின் அறிவியல் உண்மைகள்:-
1. அண்டத்திலுள்ள அனைத்து நட்சத்திரங்கள், கிரகங்கள் துணைக்கோள்கள் அனைத்திலும் ஹைட்ராஜன், ஹீலியம், லித்தியம் கார்பன்டை ஆக்ஸைடு போன்ற வாயுக்கள் நீக்கமர நிறைந்து பரிமளிப்பதானது, இவைகள் ஒரு ஆதிமூல சக்தியை அடிப்படையாக கொண்டு உருவானதை நிரூபிக்கும் அம்சமாகும்.

2. சூரியனைக் கிரகங்கள் சுற்றி வருவது போல் இந்த அண்டத்தின் எந்த ஒரு நட்சத்திரமாகட்டும் அல்லது நுண்ணிய அணுத்துகளாகட்டும் அதன் மையத்தில் ஒரு நியூக்கிலியசும் அதைச் சுற்றி எலெக்ட்ரான்களும் மின்னல் வேகத்தில் சுற்றி வருகின்றன. இதுவும் நமக்கு அண்டத்தின் அனைத்து அணுக்களும் ஆதியில் ஒரே தாய்க்கருவை அடிப்படையாகக் கொண்டே உருவாகியிருக்கக்கூடும் என்ற பெருவெடிப்பு கோட்பாட்டை நிரூபிக்கும் அம்சமாகும்.

3. ஒரு மங்கிய கதிர்வீச்சு அண்டத்தின் எல்லா திசைகளிலிருந்தும், குளிர்ந்த பின்னனியில் ஒரே சீராக வருவதானது பெருவெடிப்பு நிகழ்வின் எஞ்சிய கதிர்வீச்சை நமக்கு உணர்த்துகின்றன.

4. காஸ்மிக் கதிர்வீச்சின் வெப்பநிலையில் காணப்படும் 'சிற்றலைகளானது' விண்மீன் கூட்டங்கள் உருவாவதற்கு முந்திய நிலையிலிருந்த (Protogalaxy) அண்டக்கோளத்தின் அடர்த்தியில் காணப்பட்ட வேறுபாட்டினை உணர்த்துவதாகும்.

5. பூமியில் உள்ள உயிரினங்களைப்போல் அண்டக் கோளத்தில் நட்சத்திரங்களின் பிறப்பும் (Formation of supernova), நம் சூரியனைப் போல் வாலிபப்பருவம் அடைந்து, கடைசியில் அவைகள் ஒரு கருந்துகளாக (Block Hole) மாறி விண்மீன் கூட்டத்திலிருந்து விலகி அண்டத்தில் கலந்து எங்கோ ஓரிடத்தில் ஒதுங்கி கல்லரையாகி விடுவதும் விண்ணில் நடக்கும் அன்றாட நிகழ்ச்சியாகும்.

அதே போல் அண்டப் பெருக்கத்தின் காலகட்டமும் ஒருநாள் முடிந்து, அது மீண்டும் ஒரு அணுத்துகளாக சுருங்கி மறைந்து போகக்கூடிய சாத்தியக் கூற்றையும் மறுப்பதற்கு இல்லை. அந்த காலகட்டத்தை வேண்டுமானால் வானவியலர்களால் அறுதியிட்டுக்கூற முடியாதிருக்கலாம். ஆனால் நடக்ககூடிய ஒன்று என்பது மட்டும் நிச்சயம்.

6. இப்பேரண்டத்தில் இதுகாறும் மனிதனால் கண்டறியப்பட்ட விண்மீன் கூட்டங்கள், பால்வீதிகள், விண்மீன்கள் கிரகங்கள் பற்றிய உண்மைகள் வெறும் 4% மட்டுமே. ஆய்வில் உள்ள டார்க் மேட்டர் எனப்படும் பருப்பொருள் 23%. நம்மால் அறியப்படாத சக்தி 73%. ஆக அண்டத்தைப்பற்றி நாம் அறிந்திருப்பது வெறும் கைமண் அளவே.

மாணிக்கவாசகரும் இந்த பேரண்ட உட்கூரியல் உண்மையினை 'இல் நுழை கதிரின் துன் அணு ஒப்ப' என்ற வரிகளில் பரந்த அண்ட கோள எல்லையில் அமைந்த எத்தனையோ கோடான கோடி தூசுகளில் இந்த உலகமும் ஒரு சிறு தூசு என்பதை ஆயிரம் ஆண்டுகளுக்கு முன்பே நமக்கு உணர்த்தியுள்ளார்.

இதன் மூலம் தமிழர்களின் அறிவியல் சிந்தனை எத்தகையது என்பதனை அறிந்து கொள்ளலாம்.

அணுவின் உள்ளமைப்பை விளக்கிய விஞ்ஞான மேதைகள்

அணுவின் உள்ளமைப்பை விளக்கிய நீல்ஸ் போஹ்ர்
டேனிஷ் விஞ்ஞானி நீல்ஸ் போஹ்ர் [Niels Bohr] என்பவர் பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞான மேதைகளான ஜே.ஜே. தாம்ஸன், ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்ஃபோர்டு ஆகியோருடன் விஞ்ஞான ஆய்வுகள் செய்து, புதிய முறையில் அணுவின் உள்ளமைப்பைப் பற்றி எளிதாக, ஏற்றதாக, ஏனையோர் ஒப்புக் கொள்ளும் படி  அறிவித்தவர். 1913 ஆம் ஆண்டில் நீல்ஸ் போஹ்ர் ரூதர்ஃபோர்டு விளக்கிய அணு மாடலையும், விஞ்ஞானி பிளான்க் குவாண்டம் நியதியையும் [Planck's Quantum Theory] ஒருங்கிணைத்து, ஓர்  ஒப்பற்ற அணு உள்ளமைப்புக் கருத்தை முதன்முதல் தெளிவாக வெளியிட்டார்.

நீல்ஸ் போஹ்ர்தான் துணிச்சலுடன் குவாண்டம் நியதியை இணைத்து அணுவின் உள்ளமைப்புக்கும், மூலக்கூறுகளின் அமைப்புக்கும் விஞ்ஞான விளக்கத்துக்கு எடுத்தாண்டார்.  மேலும் போஹ்ர்தான் முதன்முதல் மூலகம் ஒவ்வொன்றும் தன் அணுக்கருவில் கொண்டுள்ள அணுவியல் இலக்கத்தின் [Element's Atomic Number (Total Number of Protons in the Nucleus)] முக்கியத்துவத்தைக் குறிப்பிட்டார். அவரது கோட்பாடு: “எந்த ஓர் அணுவும் தனிப்பட்ட நிலைகளில் குறிப்பிட்ட ஓரளவு சக்தியை கொண்டுதான் நிலவி வருகிறது.”  அவரது அரிய அந்த அணுவியல் நியதியே, பின்னால் அணுப்பிளவு இயக்கத்துக்கு [Nuclear Fission] அடிகோலிப் பேரளவு  அணுசக்தியை வெளியே கொண்டுவர உதவியது. 1922 ஆம் ஆண்டு நீல்ஸ் போஹ்ர் அவரது ஒப்பற்ற அந்த அணுவியல் நியதிக்கு நோபெல் பரிசைப் பெற்றார்.

அணுவைப் பற்றி நாம் இதுவரை அறிந்தவை

பத்தொன்பதாம் நூற்றாண்டில்தான் பொருட்களின் உள்ளே அணுக்களின் இருக்கையை இரசாயன நிபுணர்கள் கோட்பாடு மூலமாக நிரூபித்துக் காட்டினார்கள். ஆனால் 1909 ஆம் ஆண்டில் சோதனை மூலம் காட்டி முதன் முதலில் அணுக்களின் நுட்ப அளவை மதிப்பிட்டவர் பிரெஞ்ச் விஞ்ஞானி ஜீன் பெர்ரின் [Jean Perrin (1870-1942)]. அவர் எக்ஸ்-ரே கதிர்களையும், எதிர்முனைக் கதிர்களையும் [Cathode Rays] ஆராய்ச்சி செய்தவர். 1895 ஆம் ஆண்டில் பெர்ரின் எதிர்முனைக் கதிர்களில் எதிர்மின் கொடையுள்ள துகள்கள் [Negatively Charged Corpuscles] இருப்பதாகக்  காட்டினார். அவையே பின்னால் எலெக்டிரான்கள் என அழைக்கப் பட்டன. அவர்தான் அவொகேட்ரோ இலக்கத்தைப் [Avogadro's Number (6x10^23)] பலமுறைகளில் கணித்துத் தெளிவு படுத்தியவர்.

இத்தாலிய விஞ்ஞானி அமெடியோ அவொகேட்ரோ [Amedeo Avogadro] கணித்த கோட்பாடு சொல்வ தென்ன? “ஒரே உஷ்ணத்திலும், ஒரே அழுத்தத்திலும் நிலைத்துச் சமக் கொள்ளளவு கொண்ட வாயுக்கள் மூலக்கூறுகளின் [Molecules] ஒரே எண்ணக்கை அளவைக் கொண்டுள்ளன.” ஆனால் அந்தக் கோட்பாடு தூய வாயுக்களுக்கு [Ideal Gases] மட்டுமே உடன்பாடானது.

இருபதாம் நூற்றாண்டில் விஞ்ஞானிகளின் முக்கிய கண்ணோட்டம் அணுவின் உள்ளமைப்பை அறிந்து கொள்ளக் குறிவைத்துத் திசை திரும்பியது. அந்த தேடல் பயணம் 1897 இல் ஜே.ஜே. தாம்ஸன் (1856-1940) முதன்முதல் கண்டுபிடித்த எலெக்டிரான் பரமாணுக்களுடன் துவங்கியது.  எதிர்முனைக் கதிர்களில் பிரிக்க முடியாத நுட்பத் துகள்கள் இருப்பதாகத் தாம்ஸன் கூறினார்.  பிறகு எலெக்டிரான்கள் எதிர் மின்கொடை கொண்டவை என்றும் எலெக்டிரான் துகளின் நிறை இத்தனை அளவென்றும் கணித்தவர்கள் இருவர்: ஜான் டௌன்செண்டு [John Townsend (1868-1937)], ராபர்ட் மிக்கில்லிக்கன் [Robert Millikan (1868-1953)].

அணு யுகத்தின் பலகணியும் வாயிற் கதவும் திறந்தன!
1895 ஆம் ஆண்டில் ஜெர்மென் விஞ்ஞானி ராஞ்ஜென் [Wilhelm Roentgen (1845-1923)] எக்ஸ்-ரே கதிர்களைக் கண்டுபிடித்து 1901 இல் நோபெல் பரிசு பெற்று முதன்முதல் அணுவியல் யுகத்தின் பலகணியைத் திறந்து வைத்தார். அதற்குப் பின் 1896 ஆம் ஆண்டில் பிரெஞ்ச் விஞ்ஞானி ஹென்றி  பெக்குவரல் [Henri Becquerel (1852-1908)] யுரேனியத் தாது பிட்ச் பிளண்டியில் [Uranium Ore  Pitch-Blende] பொதிந்துள்ள கதிரியக்கத்தைக் [Radioactivity] கண்டுபிடித்து அணுயுகத்தின் வாயிலைத் திறந்து வைத்தார். பெக்குவரலைப் பின்பற்றி (1898) மேடம் கியூரி, அவரது கணவர் பியரி கியூரி இருவரும் [Madame Marie (1867-1934) & Pierre Curie (1859-1906)] பிட்ச் பிளண்டியில் யுரேனியத்தை போல், கதிரியக்கம் உள்ள ரேடியம், பொலோனியம் என்னும் புது மூலங்கள் இருப்பதைக் கண்டுபிடித்தார்.

அணுக்கள் உடைந்து கதிரியக்கம் வெளியாவதற்கு விளக்கம் அளித்த பெக்குவரல், மேரி & பியரிக் கியூரி ஆகிய மூவருக்கும் ஒன்றாக 1903 இல் நோபெல் கிடைத்தது. யுரேனியத் தாதுவில் வெளியான மூன்று வித நூதனக் கதிர்களுக்கு ஆல்ஃபா, பீட்டா, காமா [Alpha, Beta & Gamma Rays] என்று  பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞானி ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்ஃபோர்டு [Ernest Rutherford (1871-1937)] முதன் முதல் பெயரிட்டார். 1900 ஆம் ஆண்டில் விஞ்ஞானி பெக்குவரல் பீட்டா கதிர்கள் எதிர்க்கொடை உள்ள “எலெக்டிரான்” [Negatively Charged Electron] என்பதைக் கண்டார். 1903 இல் ரூதர்ஃபோர்டு யுரேனியம் போன்ற உலோகங்களில் கதிரியக்க வெளியேற்றத் துக்குக் காரணம், அணு  முறிவு தான் (அணுக்கருத் தேய்வு) என்று விளக்கம் தந்தார். அடுத்து ஆல்ஃபா துகள் ஒரு ஹீலிய அணுக்கரு [Helium Nuclei] வென்றும் அவரே முதலில் கண்டுபிடித்தார்.

1911 ஆம் ஆண்டில், ரூதர்ஃபோர்டு ஜெர்மென் விஞ்ஞானி ஹான்ஸ் கைகருடன் [Hans Geiger (1882-1945] சேர்ந்து ஆராய்ச்சிகள் செய்து அணுவின் உள்ளமைப்பை முதலில் விளக்கினார். அதாவது அணுக்கருவை எப்போதும் சுற்றிவரும் எலெக்டிரான்கள் கொண்ட வடிவே அணுவின் உள்ளமைப்பு என்பது அவர் முதன்முதலில் அறிவித்த மாடல். அதற்குப் பிறகு ரூதர்ஃபோர்டு 1914 இல் அணுக்கருவில் நேர்கொடை யுள்ள புரோட்டான் [Positively Charged Proton] இருக்கையை எடுத்துக் கூறினார்.

அடுத்து 1919 இல் ரூதர்ஃபோர்டு நைடிரஜன் மூலகத்தை ஆஃல்பா துகளால் தாக்கி, முதன்முதல் செயற்கை அணுக்கருத் தேய்வை [Artificial Atomic Disintegration] ஏற்படுத்திக் காட்டினார். அதே போல் பின்னால் மேரி கியூரியின் மகள் ஐரீன் கியூரி, அவளது கணவர் ஃபிரெடெரிக் ஜோலியட் இருவரும் செயற்கை மூலக மாற்றத்தைச் [Artificial Transmutation of  Elements] செய்து காட்டிப் புதியதோர் வரலாற்றை உருவாக்கினர். அணுயுகப் பொற்காலத்துக்குப் பெக்குவரலும், கியூரி குடும்பத்தாரும், ரூதர்ஃபோர்டும் ஆரம்ப விழா நடத்தியவர்கள் என்பதை 20 ஆம் நூற்றாண்டு வரலாற்றில் பொன் எழுத்துக்களால் பொறிக்க வேண்டும்.
அணுவியல் அமைப்பில் நீல்ஸ் போஹ்ரின் புதிய ஆராய்ச்சிகள்

நீல்ஸ் போஹ்ர்தான் முதன்முதலில் துணிச்சலுடன் குவாண்டம் நியதியை [Quantum Theory] இணைத்து அணுவின் உள்ளமைப்புக்கும், மூலக்கூறுகளின் அமைப்புக்கும் விஞ்ஞான விளக்கத்துக்கு எடுத்தாண்டார். மேலும் போஹ்ர்தான் முதன்முதல் மூலகம் ஒவ்வொன்றும்  கொண்டுள்ள அணுவியல் இலக்கத்தின் [Element's Atomic Number (Total Number of Protons in  the Nucleus)] முக்கியத்துவத்தைக் குறிப்பிட்டார். அவரது கோட்பாடு: “எந்த ஓர் அணுவும்  தனிப்பட்ட நிலைகளில் குறிப்பிட்ட ஓரளவு சக்தியை கொண்டுதான் நிலவி வருகிறது.” அவரது  அரிய அந்த அணுவியல் நியதியே, பின்னால் அணுப்பிளவு இயக்கத்துக்கு [Nuclear Fission]  அடிகோலிப் பேரளவு அணுசக்தியை வெளியே கொண்டுவர உதவியது. 1922 ஆம் ஆண்டு நீல்ஸ்  போஹ்ர் அவரது ஒப்பற்ற அந்த அணுவியல் நியதிக்கு நோபெல் பரிசைப் பெற்றார்.

நீல்ஸ் போஹ்ர் 1885 ஆம் ஆண்டில் டென்மார்க்கின் தலைநகரான கோபன்ஹேகனில் ஒரு செல்வாக்கான விஞ்ஞானக் குடும்பத்தில் பிறந்தார். தந்தையார் கிறிஸ்டியன் போஹ்ர் கோபன்ஹேகன் பல்கலைக் கழகத்தில் உயிரியல் விஞ்ஞானப் பேராசிரியர் [Professor of  Physiology]. தந்தையார் உயிரினச் சுவாசத்தின் பௌதிக, இரசாயன பண்பாடுகளைப் [Physical &  Chemical Aspects of Respiration] பற்றி முதன்முதல் விளக்கியவர். தாயார் டேனிஷ் யூதச் செல்வந்த குடும்பத்தைச் சேர்ந்தவர். நீல்ஸ் போஹ்ரின் இளைய சகோதரன் மாபெரும் கணித மேதை.

பல்கலைக் கழகத்தில் நீல்ஸ் போஹ்ர் தனது இள வயதிலேயே அபார விஞ்ஞானத் திறமையைக் காட்டினார். முதன்முதலாக “நீர்த்தள முறுக்கேற்றத்தைத்” [Surface Tension of Water] தீர்மானிக்க, நீர்வீச்சுகளின் அதிர்வுகளைத் [Vibrations of Water Jets] துள்ளியமாகச் சோதனை மூலம்  கணித்து நியதி முறைகளில் பதிவு செய்து, டேனிஷ் விஞ்ஞானக் கழகத்தின் [Royal Danish Academy of Sciences & Letters] தங்கப் பதக்கத்தைப் பெற்றார்.
அவரது பட்டப் படைப்பாய்வு  இதுதான்: அணுசார்ந்த நிலையில் பிண்டங்களின் இயக்கத்தைப் பற்றிப் பூர்வீகப் பௌதிகம் விளக்க முடியாதைச் சொல்லும், உலோகங்களின் எலெக்டிரான் கோட்பாடு [Thesis on the Electron  Theory of Metals that stressed the inadequacies of Classical Physics for treating the  Behaviour of Matter at the Atomic Level] 1911 இல் தான் எழுதிய அந்த ஆய்வுக் கருத்துரைக்கு டாக்டர் பட்டம் பெற்றார். பட்டம் பெற்ற பிறகு இங்கிலாந்துக்குச் சென்று புகழ்பெற்ற விஞ்ஞானி  ஜே.ஜே. தாம்ஸனிடம் பணியாற்றித் தன் எலெக்டிரான் கோட்பாடு ஆய்வுகளை மேற்கொண்டு தொடர ஆரம்பித்தார்.

உலோகத்தில் எழுந்த எலெக்டிரான் மீதிருந்த ஆர்வத்திற்கு தாம்ஸன் ஊக்கம் அளிக்காததால்,  நீல்ஸ் போஹ்ர் 1912 ஆம் ஆண்டில் மான்செஸ்டரிலிருந்த பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞானி ஏர்னெஸ்ட்  ரூதர்ஃபோர்டை அணுகினார். அப்போது ரூதர்ஃபோர்டு குழுவினர் அணுவின் உள்ளமைப்பு பற்றி  பல்வேறு ஆய்வுகள் நடத்திக் கொண்டிருந்தனர். ரூதர்ஃபோர்டு சமீபத்தில் நிர்மாணித்த அணு  உள்ளமைப்பு மாடல் நியதிப்பாடை விளக்கும் [Theoretical Implications] விஞ்ஞான  முறைப் பாடுகளில் அவரும் மூழ்கினார். அணுக்கருவின் புரோட்டான் எண்ணிக்கையைக் கூறும் அணு எண்ணின் [Atomic Number] முக்கியத்தை உணர்ந்தவர்களில் நீல்ஸ் போஹ்ரும் ஒருவர்.

அதுவே அணுக்கருவின் மின்கொடை [Electric Charge] எண்ணிக்கையும் ஆகும். பின்னாளில் அமைக்கப்பட்ட மூலகங்களின் சீரணி அட்டவணை (Periodic Table of Elements) புரோட்டான் எண்ணிக்கை கூறும் அணு எண்ணை வைத்தே உருவானது.

நீல்ஸ் போஹ்ர் கூறியது: மூலங்களின் இரசாயனப் பௌதிகப் பண்பாடுகள் அணுக்கருவைச் சுற்றிவரும் எலெக்டிரான்களைப் பொருத்தவை; அணுவின் திணிவு அல்லது நிறை [Atomic Mass] அணுக்கருவின் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களின் நிறையைச் சார்ந்தது; மூலகத்தின் கதிரியக்கத்துக் காரணமும் அணுக்கரு தாங்க முடியாமல் உள்ள ஏராளமான பரமாணுக்கள்தான். ரூதர்ஃபோர்டின் அணு உள்ளமைப்பு மாடல் எந்திரவியல் முறைப்படியும், மின்காந்த முறைப்படியும் நிலையற்றது [Mechanically & Electro-magnetically Unstable]. ஆனால் மாக்ஸ் பிளான்க், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன், மற்ற விஞ்ஞானிகளும் விருத்தி செய்த “குவாண்டம்  நியதியை” நீல்ஸ் போஹ்ர் உட்புகுத்தி அணுக்கருவின் “நிலைப்பாடை” வடித்துக் காண்பித்தார்.

பூர்வீகப் பௌதிக [Classical Physics] விதிப்பாட்டிலிருந்து விலகி, நீல்ஸ் போஹ்ர் ஒரு புதிய கோட்பாடை ஆக்கினார்: “எந்த ஓர் அணுவும் குறிப்பிட்ட ஓரளவு சக்தியை கொண்டுதான், தனிப்பட்ட நிலைப் பாடுகளில் நிலவி வருகிறது.” [Any atom could exist only in a discrete set of  stable or stationary states by a definite value of its energy]. இதுவே போஹ்ர் அணு  உள்ளமைப்பு மாடல் என்றும் கூறப்படுவது.   போஹ்ர் விளக்கிய அணுவின் குவாண்டம் நியதி இதுதான்.

ஹைடிரஜன் அணு வெளிவிடும்  ஒளிப்பட்டைக் கோடுகளுக்கு [Series of Lines observed in the Spectrum of Light emitted by  Atomic Hydrogen] அந்த நியதி விளக்கம் கூறியது. அந்த ஒளிப்பட்டைக் கோடுகளின் அதிர்வுகளை [Frequencies] வெகு துல்லியமாக அந்த நியதி மூலம் கணித்துக் காட்டினார். அந்த அதிர்வுகளை அணுவின் எலெக்டிரான் மின்கொடை, திணிவு மூலமாகக் கணித்தார் [In terms of the charge & mass of the Electron]. அவற்றை எடுத்துக் காட்ட போஹ்ர் கூறியது: அணு தனது நிலைப் பாடில் உள்ளபோது எலெக்டிரான் கதிர்வீச்சு வெளியாக்கு வதில்லை. எலெக்டிரான் பரமாணு ஒரு  நிலைப்பாடி லிருந்து அடுத்த நிலைக்கு மாறும் போதுதான், கதிர்வீச்சை உமிழ்கிறது.


BLOG COMMENTS POWERED BY DISQUS