27/11/2019

அணு - அடிப்படை வேதியியல் 2

அடிப்படையில் உலகில் 94 வகை பொருட்கள் தான் உள்ளன. 94 அடிப்படை பொருட்களை தான் 94 தனிமங்கள் என பெயரிட்டு அழைக்கிறோம். சரி இந்த 94 தனிமங்களுக்குள் என்ன இருக்கிறது?

தனிமங்களை திரும்ப திரும்ப ஆய்வு செய்த அறிவியலாளர்கள் எல்லோருக்கும் ஒற்றை விடையே கிடைத்தது. தனிமங்கள் எல்லாம் அடிப்படையில் ஒற்றை பொருளால் ஆனது. அந்த ஒற்றை பொருளுக்கு அணு என பெயரிட்டனர்.

அணுக்களால் ஆனது தான் தனிமம் என்றால் அணுவில் என்ன இருக்கிறது? பொருட்களின் அடிப்படை அணு. அணுவுக்கு அடிப்படை என்ன? உலகில் உள்ள எல்லா பொருட்களும் அணுக்களால் ஆனது. அணுக்கள் எதனால் ஆனது?

நுண்ணோக்கி வழி அணுவை ஆய்வு செய்த அறிஞர்களுக்கு அணுவின் வடிவமைப்பு பெரும் குழப்பத்தையே தந்தது. பலரும் பல வடிவங்களை பார்த்தார்கள். ஒவ்வொருவரும் ஒரு வடிவத்தை பெரிது படுத்தி காண்பித்தார்கள். ஒவ்வொருவரும் ஒவ்வொரு வடிவத்தை காண்பித்தாலும், எல்லோர் வடிவத்திலும் ஒரே ஒரு ஒற்றுமை இருந்தது. அணுவுக்குள் மூன்று பொருட்கள் இருப்பது தான் அந்த ஒற்றுமை.

நடுவில் ஒன்றும், அதைஒட்டி ஒன்றும், இந்த இரண்டில் இருந்து தொலைவு வட்டத்தில் ஒன்றும் என மூன்று பொருட்கள் அணுவில் இருந்தன. இந்த மூன்றும் என்ன? முன்றும் ஏன் ஒன்றை ஒன்று ஈர்த்த அமைப்பில் இருக்கிறது? இதை பிரிக்க முடியுமா?

நுண்ணோக்கி வழி அணுவை பார்த்து வடிவம் வரைவதில் அர்த்தம் இல்லை. அணுவின் வடிவத்தை விட அதன் இயக்கத்தை ஆய்வு செய்தால் அணுவின் உண்மை தன்மையை அறிய முடியும் என இயற்பியல் அறிஞர்கள் கருதினர். அணுவின் இயக்கத்தை கருவிகளை கொண்டு துள்ளியமாக அறிய முடியாது., அதே நேரத்தில் அணுவின் பண்புகளை ஆய்ந்தால் விடை கிடைக்கும் என்ற முயற்சியில் இறங்கினர் வேதியியல் அறிஞர்கள்.

அணுவின் இயக்கம் தனிமத்திற்கு தனிமம் வேறுபடுகிறது. ஆனால் தனி ஒரு அணுவாக அதன் இயக்கத்தில் எந்த வேறுபாடும் இல்லை. இந்த மர்மத்திற்கு விடை காண்பது இயற்பியல் அறிஞர்களுக்கு சவாலாக இருந்தது. அதே போல தான் அணுவின் பண்புகளிலும். தனி ஒரு அணுவின் பண்புகள் கூட்டு அணுவின் பண்புகளோடு முற்றிலும் வேறுபடுகிறது. அது ஏன்? வேதியலாளர்களால் விடைகாண முடியவில்லை.

இப்போது இயற்பியல், வேதியியல் என இருதுறை அறிஞர்களும் ஒரு இறுதி முடிவுக்கு வந்தனர். ''அணுவின் புற அமைப்பில் எந்த வித இயற்பியல், வேதியியல் மாற்றங்களும் நிகழுவது இல்லை. அணுவுக்குள் தான் எல்லா மாற்றங்களும் நிகழ்கின்றன. இப்படி அணுவுக்குள் நிகழும் மாற்றங்கள் தான் அணுவுக்கு வெளியேயும் விளைவுகளை  ஏற்படுத்துகின்றன. அந்த விளைவுகளே தனித்தனி தனிமங்களை கட்டமைக்கின்றன.'' என்பதே இயற்பியல், வேதியியல் அறிஞர்களின் இறுதி முடிவு.

ஒரு அணுவுக்குள் நிகழும் மாற்றம் இவ்வளவு பெரிய பிரபஞ்சத்தையே மாற்றி அமைக்கிறது என்பதை அறிவியலாளர்களால் ஆரம்பத்தில் நம்ப முடியவில்லை. ஆனால் அணு உடைப்பு நிகழ்ந்த பின் நம்பாமல் இருக்கவும் முடியவில்லை.

அணுவுக்குள் என்ன நடக்கிறது? இந்த கேள்விக்கு அணுவை உடைத்து பார்த்தால் மட்டுமே விடை கிடைக்கும்.

சரி அணுவை எப்படி உடைப்பது?

இயற்பியல் உலக பொருட்களும், அணுவியல் உலக பொருட்களும் ஒன்று தான். ஆனால் இயற்பியல் உலகில் பொருட்களை உடைப்பது போல அணுவியல் உலகில் உடைக்க முடியாது. ஏனென்றால் இயற்பியல் உலகில் பொருட்களை நாம் திடம், திரவம், காற்று என்ற மூன்று நிலைகளில் கையாள்கிறோம். ஆனால் அணுவியல் உலகில் எல்லாவற்றையும் ஒளி நிலையில் தான் கையாள முடியும்.

 (ஒளி நிலை என்பது பற்றி விண்வெளியியில் கட்டுரையில் விளக்கி உள்ளேன்.)

திடம், திரவம், காற்று என்ற மூன்று நிலைகளில் உள்ள தனிமங்களை அணு நிலையில் நேரடியாக கையாள முடியாது. உதாரணமாக வீட்டில் சமையல் செய்ய பெட்ரோலியம் காற்றை  பயன்படுத்துகிறோம். காற்றை நேரடியாக சிலிண்டர்களில் அடைத்து பயன்படுத்த முடியாது. அதனால் திரவ நிலையில் காற்றை கையாளுகிறோம். சிலிண்டருக்குள் தண்ணீர்(திரவம்) இருப்பதன் காரணம் இது தான். காற்று நிலையில் உள்ள தனிமங்களை திரவம் அல்லது திடநிலைக்கு கொண்டு வந்து கையாளுகிறோம்.

(திடம், திரவம், காற்று நிலைகள் குறித்து அடிப்படை இயற்பியல் பகுதியில் விளக்கி உள்ளேன்.)

அணு நிலையில் பொருட்களை ஒளி நிலையில் தான் கையாள முடியும். துகள்/அலை அல்லது பரல்/பரவல் சேர்ந்த நிலை தான் ஒளி நிலை.
Real atom structure - அணு நிலை
நடுவில் இருந்து எல்லை வரை ஒரே நிலையில், ஒரே தன்மையில் இருந்தால் அது துகள் அல்லது பரல் நிலை. நடுவும் எல்லையும் வேறு வேறு நிலையில் இருந்தால் அது அலை அல்லது பரவல் நிலை.

 உதாரணமாக சூரியனின் நடுவட்டம் பரல் நிலையிலும், அதன் வெளி வட்ட கதிர்விச்சு பரவல் நிலையில் இருப்பதை பார்க்கலாம்.

திட பொருட்களை தவிர திரவ, காற்று நிலையில் உள்ள பொருட்கள் எல்லாம் பரவல் நிலையில் தான் உள்ளன. அதனால் தான் இந்த பொருட்களை நிலையாக வைக்க திடப்பொருட்களின் உதவியை நாடுகிறோம்.

தண்ணீர் பாட்டில் வைத்த இடத்தில் இருக்கம். ஆனால் தண்ணீர் அப்படி இருக்காது. அதனால் தான் தண்ணீரை திடப்பொருளான பாட்டிலுக்குள் அடைத்து வைக்கிறோம். அதே போல தான் காற்றையும். பரல் பரவல் புரிந்திருக்கும் என நினைக்கிறேன்.

சரி இனி வேதியியலுக்குள் செல்வோம்.

தொடரும்.

No comments:

Post a comment