இந்த வலையில் தேடவும்

Tuesday, September 21, 2010

அணு அண்டம் அறிவியல் - 2b

புறஊதா பூகம்பம்

போன பதிவை எங்கே விட்டோம்? OK got it ! ....

19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதி வரையில் 'classical physics ' என்று அழைக்கப்படும் 'புராதன இயற்பியல் ' தான் வழக்கில் இருந்தது..... அது 'நியூட்டனின் இயக்க விதிகள்' மற்றும் 'மாக்ஸ்வெல்லின் மின் காந்த அலைக் கொள்கை' இவற்றை வைத்து கொண்டு கிட்டத்தட்ட இனி மேல் இயற்பியலில் கண்டு பிடிக்க எதுவுமே இல்லை என்ற முடிவுக்கு வந்து விட்டிருந்தது.... அதே சமயம் (19 ஆம் நூற்றாண்டின் இறுதியில்) இயற்பியலாளர்கள் 'கருப்பு தான் எனக்கு புடிச்ச கலரு' என்று பாட்டுப் பாடாத குறையாக 'black body ' என்று அழைக்கப்படும் 'கரும் பொருள்' பற்றி நோண்டிக் கொண்டிருந்தனர்....அந்த black body -யின் கதிரியக்கத்தில் (blackbody radiation) புராதன இயற்பியல் கணித்த படி முடிவுகள் அமைய வில்லை ..அதாவது ஆராய்ச்சி முடிவுகளுக்கும் கணக்கு போட்டு கண்டுபிடித்த முடிவுகளுக்கும் மிக அதிக வித்தியாசம் இருந்தது.... (நல்லா தானே போய்க்கிட்டு இருந்துது? என்று வடிவேலு ரேஞ்சுக்கு சில விஞ்ஞானிகள் அலுத்துக் கொண்டனர்) இந்த ஒரு பிரச்சனை இயற்பியல் உலகில் பூதாகாரமாக வளர்ந்து கொண்டிருந்தது.... இதை இயற்பியலில் Ultraviolet Catastrophe அதாவது 'புற ஊதா' பூகம்பம் என்று அழைத்தனர்....... இது என்ன? சுனாமி பூகம்பம் னுக்கிட்டு? என்று கேட்காதீர்கள்....பதிவை கவனமாகப் படியுங்கள்....

ஹோட்டலில் பஜ்ஜி சூடாக இல்லை என்று அலுத்துக் கொண்டு சர்வரை சத்தம் போடுபவரா நீங்கள்? அடுத்த முறை பாவம் அவரைத் திட்டாமல் 'சூடாக இருப்பது' என்றால் என்ன என்று சிறிது நேரம் ஒதுக்கி யோசித்துப் பார்க்கவும்....வெப்பமாக இருப்பது என்றால் அந்தப் பொருளில் உள்ள மூலக் கூறுகள் , அணுக்கள் வேக வேகமாக அங்கும் இங்கும் அசைந்து கொண்டும் ,ஒன்றோடு ஒன்று மோதிக் கொண்டும் இருக்கிறது என்று அர்த்தம்....ஒரு சந்தைக் கடையை காமிராவில் படம் பிடித்து விட்டு வீட்டுக்கு வந்து fast -forward இல் போட்டுப் பார்க்கவும்....அது மாதிரி தான் வெப்பமாக இருக்கும் ஒரு பொருளின் உள்ளே மூலக் கூறுகள், அணுக்கள்,எலக்ட்ரான்கள் பைத்தியக்காரத் தனமாக அசைந்து கொண்டும் அதிர்ந்து கொண்டும் இருக்கும்... மேலும் ஒரு பொருளின் வெப்ப நிலை அதன் ‘ஆற்றலோடு’ நேரடித் தொடர்பு உடையது.... எவ்வளவுக்கு எவ்வளவு ஒரு பொருள் சூடாக உள்ளதோ அவ்வளவு ஆற்றல் அதில் இருக்கும்.... (உங்கள் மனைவி உங்கள் மேல் கோபித்துக் கொண்டு சூடாக இருந்தால் கொஞ்சம் ஜாக்கிரதை…) இந்த வெப்ப நிலை எவ்வளவு கீழாகப் போகலாம் என்று கேட்டால் பெங்களூரில் ஒரு 12 டிகிரி செல்சியஸ் வரை பார்க்கலாம்...(இப்போது பெங்களூரு சென்னையின் வெப்ப நிலை நோக்கி நகர்ந்து கொண்டு உள்ளதாகத் தகவல்) அடுத்து உங்கள் வீட்டில் உள்ள பிரிட்ஜ் உள்ளே பூஜ்ஜியத்திற்கும் (டிகிரி செல்சியஸ்) கொஞ்சம் குறைவான வெப்ப நிலையைப் பார்க்கலாம்......தண்ணீர் இந்த வெப்ப நிலையில் உறைந்து விடுகிறது.... வெப்ப நிலை பூஜ்ஜியத்திற்கும் குறைந்து விட்டது என்றால் அதன் ஆற்றலும் பூஜ்ஜியம் என்று அர்த்தம் இல்லை.... ஒரு ஐஸ் கட்டியின் உள்ளும் மூலக் கூறுகள் (மெதுவாக) அசைந்து கொண்டு தான் இருக்கும்....அதாவது ஐஸ் கட்டி ஒன்றின் உள்ளும் கொஞ்சம் வெப்பம் இருக்கத் தான் செய்கிறது....

நீங்கள் அமெரிக்காவிற்கோ கனடாவிற்கோ போயிருந்தால் -30 டிகிரி செல்சியஸ் வெப்பநிலை வரை சில சமயம் பார்த்திருக்க முடியும்....உலகில் இது வரை அறியப்பட்ட குறைந்த பட்ச வெப்ப நிலை -89 டிகிரி செல்சியஸ் என்கிறார்கள்....( எங்கே? தென் துருவம், வாஸ்டாக் ஸ்டேஷன்) இன்னும் கம்மியாக வேண்டும் என்றால் பூமியை விட்டு நம் குடும்பத்தின் கடைசி கிரகமான 'நெப்டியூன்' போக வேண்டும் ...அங்கே -200 டிகிரி செல்சியஸ் வரை பார்க்க முடியும்....இப்படியே வெப்ப நிலை கீழே கீழே போய்க் கொண்டே இருக்க முடியுமா என்றால் இல்லை..... ஒரு பொருளை எந்த அளவு குளிர்விக்க முடியும் என்றால் -273 டிகிரி செல்சியஸ் வரை என்கிறார்கள்.....அந்த -273 டிகிரி செல்சியஸ் (0 டிகிரி கெல்வின்) வெப்ப நிலையை 'பூஜ்ஜிய ஆற்றல்' வெப்ப நிலை என்கிறார்கள்.... அதாவது அந்த வெப்ப நிலையில் தான் ஒரு பொருள் தன் உள்ளே உள்ள அக ஆற்றல் அனைத்தையும் வேறு வழியின்றி இழக்கும்.... வேறு விதமாகச் சொன்னால் அந்த மிகக் குளிர்ந்த வெப்ப நிலையில்(?) அதன் அணுக்கள் அசையாமல் சிவனே என்று தியானம் செய்து கொண்டு இருக்கும்.... (இந்த வெப்ப நிலையை நம்மால் அடையவே முடியாது என்பது வேறு விஷயம்...)

ஒரு பொருளை அடுப்பில் வைத்து சூடு பண்ணினால், அடுப்பில் அதிர்ந்து கொண்டிருக்கும்,மோதிக் கொண்டிருக்கும் அணுக்களின் இயக்க ஆற்றல் அந்தப் பொருளுக்கும் கடத்தப் படுகிறது..... எந்த அளவு வெப்பம் கொடுக்கிறோமோ அந்த அளவு அணுக்கள் வேகமாக முட்டி மோதும்... அணுக்களின் இயக்க ஆற்றல் (ஒரு பொருள் நகரும் போது வரும் ஆற்றல்) அதிகமாவதால் பொருளின் மொத்த ஆற்றலும் அதிகரிக்கும்.....(இங்கே ஆற்றல்,சக்தி,energy என்பவையெல்லாம் அந்த பொருளை வைத்துக் கொண்டு எந்த அளவு உருப்படியான வேலை செய்யலாம் என்பதைக் குறிக்கிறது...அதிகமாக வெப்பம் என்றால் அதிகமான சமையல் செய்ய முடியும் அல்லவா ) சரி இது வரை பொருளின் வெப்ப நிலையும் பொருளின் ஆற்றலும் நேரடித் தொடர்பு உள்ளன என்று தெரிந்து கொண்டோம் அல்லவா? .... இப்போது மறக்காமல் ஒரு graph வரைந்து விடுவோம்..... பின்னால் use ஆகும் ...



graph ஐப் பார்க்கையும்... (தெளிவாகத் தெரியவில்லை எனில் படத்தை கிளிக் செய்க)

வெப்ப நிலை X அச்சிலும் பொருளின் ஆற்றல் Y அச்சிலும் குறிக்கப் பட்டுள்ளன.... வெப்ப நிலை பூச்சியம் கெல்வின் ஆக இருக்கும் போது (அதாவது நாம் பார்த்த படி -273 டிகிரி செல்சியஸ்)ஆற்றலும் கிட்டத்தட்ட பூஜ்ஜியம் ஆக உள்ளது,,,, (ஏன் கிட்டத்தட்ட? அந்த வெப்ப நிலையில் அணுக்கள் அசையவே அசையாது என்று கூறினீர்களே? என்று கேட்டால் அந்த பூஜ்ஜிய நிலையிலும் சிறிது zero state oscillations உள்ளன...இதைப் பற்றி குவாண்டம் மெகானிக்ஸ் பிரிவில் பிறகு பார்க்கலாம்)இப்போதைக்கு வெப்பம் பூஜ்ஜியம் என்றால் ஆற்றலும் பூஜ்ஜியம் என்று எடுத்துக் கொள்வோம்.... வெப்ப நிலை அதிகரிக்க அதிகரிக்க ஆற்றலும் அதிகரித்து முடிவில்லாத வெப்ப நிலையில் முடிவில்லாத ஆற்றல் கிடைக்கிறது....

சரி இந்த ஆற்றல் அப்படியே (பொருளின்) உள்ளேயே இருக்காது.... வெளியில் பரவ ஆரம்பிக்கும்.... ஆற்றல் எப்படிப் பரவும் என்பதை அணு அண்டம் அறிவியல்-2a வில் பார்த்தோம் அல்லவா? அதாவது ஆற்றல் 'மின் காந்த அலைகளாக' பரவும்.... (இன்னும் கொஞ்சம் விளக்க வேண்டும் என்றால் எலக்ட்ரான் போன்ற மின் சுமையேற்றப்பட்ட துகள்கள் (charged particles ) அதிரும் போது தோன்றுவது தான் 'மின் காந்த அலை'கள்...)இந்த மின் காந்த அலைகளுக்கு இரண்டு முக்கியமான பண்புகள் இருப்பதாகப் பார்த்தோம்....அதிர்வெண் (frequency) மற்றும் அலைநீளம் (wavelength ) ஒரு பொருளை சூடு படுத்தும் போது அது எந்த அதிர்வெண்ணிலும் எந்த அலைநீளத்திலும் (மிகச் சிறியதிலிருந்து மிகப் பெரிய எண் வரை) தன் மின் காந்த ஆற்றலை வெளியே பரவ விடலாம்.... எந்த அதிர்வெண் ,எந்த அலைநீளம் என்பது அதன் வெப்ப நிலை சார்ந்தது.... உங்கள் பார்வைக்காக மீண்டும் மின் காந்த அலைகளின் அதிர்வெண் மற்றும் அலைநீள வரம்புகள் கீழே உள்ள படத்தில்....




மிகக் குறைந்த வெப்ப நிலையில் கூட (அதாவது -272 டிகிரி செல்சியஸ், 1 கெல்வின் ) ஒரு பொருளில் இருந்து மின் காந்த அலைகள் வெளிப்படுகின்றன ... அது 'microwave ' என்று அழைக்கப் படும் நுண்ணலைகள்.... இந்த நுண்-அலைகளின் அலை நீளம் 1 சென்டி மீட்டராக இருக்கும்... (அதிர்வெண்: 10 கோடி ஹெர்ட்ஸ் )

பொருளின் வெப்ப நிலை அதிகரிக்கும் போது அதிக அதிர்வெண் உள்ள infrared (அகச்சிவப்புக் கதிர்கள்) கதிர்கள் வெளிப்படும்....பொருளின் வெப்பம் அதிகரிக்க அதிகரிக்க அதிலிருந்து வெளியாகும் மின் காந்த அலைகள் நம் கண்கள் உணரக் கூடிய ஒளி அலைகளாக (visible light ) வெளி வர ஆரம்பிக்கும்....(ஒளி என்பதும் கூட மின் காந்த அலை தான்) கீழே உள்ள டேபிளைப் பார்க்கவும்,,, இது பொருளின் வெப்ப நிலையையும் அந்த வெப்ப நிலையில் வெளிவரும் ஒளியின் நிறத்தையும் (அலை நீளம்) காட்டுகிறது....


(சூரியனின் வெப்ப நிலை 1400 டிகிரி செல்சியசுக்கு மேல் இருப்பதால் அதன் ஆற்றல் (ஒளி) வெண்மை நிறமாக உள்ளது ) வெப்பம் இன்னும் அதிகரித்தால் பொருள் 'ultra violet ' (UV ) என்று அழைக்கப் படும் புற ஊதாக் கதிர்களை வெளியிடும்....இன்னும் அதிக வெப்பத்தில் மிக மிக அதிக அதிர்வெண் உள்ள அதி-ஆற்றல் கதிர்களான X -ray மற்றும் காமா கதிர்கள் வெளியிடப்படும்...

இந்த புற ஊதாக் கதிர்கள் வெளியிடப்படும் ஏரியாவில் தான் ஒரு பிரச்சனை கிளம்பியது (புற ஊதா பூகம்பம்) .....

தொடரும்...

8 comments:

Anonymous said...

Nice to know these info.
Romba nanri.

வளாகம் said...

அவ்வ்வ்... சுப்ப்ப்ப்ப்ப்ப்பர்... :)
ஒரேயடியா இம்புட்டும் சொன்னா கஷ்டமா இருக்கு... 2 அ பிரிச்சு போடுங்களேன்... :)
சொல்லுற முறையெல்லாம் சுப்பர்...& simple :)

V.Radhakrishnan said...

மிகவும் எளிதாகவும், புரியும் வண்ணம் அமைத்து இருப்பது சிறப்பு.

Jayadev Das said...

\\(சூரியனின் வெப்ப நிலை 1400 டிகிரி செல்சியசுக்கு மேல் இருப்பதால் அதன் ஆற்றல் (ஒளி) வெண்மை நிறமாக உள்ளது ) வெப்பம் இன்னும் அதிகரித்தால் பொருள் 'ultra violet ' (UV ) என்று அழைக்கப் படும் புற ஊதாக் கதிர்களை வெளியிடும்....இன்னும் அதிக வெப்பத்தில் மிக மிக அதிக அதிர்வெண் உள்ள அதி-ஆற்றல் கதிர்களான X -ray மற்றும் காமா கதிர்கள் வெளியிடப்படும்..\\Although the Sun produces Gamma rays as a result of the Nuclear fusion process, these super high energy photons are converted to lower energy photons before they reach the Sun's surface and are emitted out into space, so the Sun doesn't give off any gamma rays to speak of. The Sun does, however, emit X-rays, ultraviolet, visible light , infrared, and even Radio waves.[7] When ultraviolet radiation is not absorbed by the atmosphere or other protective coating, it can cause damage to the skin known as sunburn or trigger an adaptive change in human skin pigmentation.

http://en.wikipedia.org/wiki/Sunlight

சூரியனின் ஒளியில், X-rays புற ஊதாக்கதிர்களில் இருந்து அகச் சிவப்புக்கதிர்கள், Radio waves வரை அத்தனை அலை நீளங்களையும் வெளியிடுகிறது. காமாக் கதிர்கள் சூரியனின் மையைப் பகுதியில் நடக்கும் அணுக்கரு வினைகளால் உண்டாக்கப் பட்டாலும் அது சூரியனின் பரப்பிற்கு வருவதற்குள் ஆற்றலில் குறைந்த மற்ற மின்காந்த அலைகளாக மாற்றப் பட்டு விடுகிறது. நீங்கள் சூரிய ஒளியை ஒரு முக்கோணப் பட்டகத்தின் வழியே செலுத்தினால் அதன் மறு புறத்தில் spectram [ஐயையோ இது ராசாவோடது இல்லீங்கோ!!] கிடைக்கும், அதில் ஊதாநிரத்திளிருந்து சிவப்பு நிறம் வரை ஒளிப்பட்டையைப் பார்க்கலாம். இதில் visible range க்கு மேல் உள்ள ஒளி நமது கண்களுக்குத் தெரிவதில்லை. ஓசோன் மண்டலத்தால் புற ஊதாக்கதிர்கள் தடுக்கப் பட்டு நாம் காப்பற்றப் படுகிறோம். பார்ப்பதற்கு வெண்மை போல தோன்றினாலும் இத்தனை வகை Electromagnetic Waves சேர்ந்ததுதான் சூரிய ஒளியாகும்.

சமுத்ரா said...

Jayadev Das, whats ur gmail id?

Jayadev Das said...
This comment has been removed by the author.
Jayadev Das said...

Hope you got my gmail ID.

gopinath said...

HI,Your post are awesome.continue the good work.Iam a great admirer of science especially when it comes to the concept of time it makes me perplexed.It would be nice if you can write about those concepts.