அணு அண்டம் அறிவியல்-2c

இயற்பியல் வல்லுனர்கள் (1900 ஆண்டு வாக்கில்) ஒரு பொருளின் வெப்ப நிலைக்கும் அது வெளிவிடும் ஆற்றலுக்கும் உள்ள தொடர்பை அறிந்து கொள்ள முயற்சி செய்து கொண்டிருந்தனர்.... [அதிக வெப்ப நிலையில் அதிக அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள் (அதிக அதிர்வெண் என்றால் அதிக ஆற்றல்) பொருளில் இருந்து வெளிப்படும் என்று பார்த்தோம்.... அதிக அதிர்வெண் என்றால் குறைந்த அலைநீளம்.... இயற்பியல் அதிர்வெண்ணுக்கும் அலை நீளத்திற்கும் உள்ள தொடர்பை கீழ்க்கண்டவாறு சொல்கிறது
அதிர்வெண் x அலைநீளம் = எப்போதும் மாறாத எண் (constant ) ....

இந்த மாறாத எண் தான் மின் காந்த அலைகளின் வேகம் என்று சொல்லப்படுகிறது.... அதாவது இவை (எந்த அலைகளாக இருந்தாலும் சரி, ஒளி உட்பட) வெற்றிடத்தில் ஒரு நொடிக்கு சுமார் மூன்று லட்சம் கிலோ மீட்டர்கள் பயணிக்கின்றன....]

சுருக்கமாக சொன்னால் பொருளில் இருந்து வெளிப்படும் ஆற்றல் (அதன்) குறைந்த அலைநீளங்களில் அதிகமாக இருக்கும்....இதை ஆராய்ச்சி சாலையில் சோதனை செய்து பார்க்க நமக்கு BLACKBODY என்கிற கரும்-பொருள் (not to be confused with dark matter ) ஒன்று வேண்டும்....அது என்ன BLACKBODY ? சாதாரண ஒரு உலோகத்தை ஆராய்ச்சிக்குப் பயன்படுத்தக் கூடாதா என்றால் ஒரு காரணம் இருக்கிறது...

ஒரு பொருளில் இருந்து வெளிப்படும் ஆற்றலை முழுவதுமாக அளக்க வேண்டும் என்றால் அந்தப் பொருள் தனக்குத் தரப்படும் எல்லா ஆற்றலையும் வெளியே தள்ளி விடுவதாக (radiation ) இருக்க வேண்டும்... (அதாவது உள்ளே நிரந்தரமாக கிரகித்துக் கொள்ளாமல் இருக்க வேண்டும்) சாதாரணமான ஒரு பொருள் ,இரும்புக் கம்பி என்று வைத்துக் கொண்டால் அது தனக்குத் தரப்படும் வெப்ப ஆற்றலில் ஒரு சிறு பகுதியை உள்ளே நிரந்தரமாக கிரகித்துக் கொள்ளும்....மிச்சத்தைத் தான் மின் காந்த அலையாக வெளியே விடும்... ஆனால் இந்த BLACKBODY (உதாரணம் : கிராபைட்) என்பது தனக்குத் தரப்படும் எல்லா ஆற்றலையும் முழுவதுமாக கிரகித்துக் கொண்டு பின் முழுவதையும் கதிரியக்கமாக வெளியே விடக் கூடியது.... அதனால் இயற்பியல் ஆசாமிகள் தங்கள் ஆய்வுக்காக இந்த BLACKBODY யை எடுத்துக் கொண்டார்கள்.... (ஆற்றலை முழுவதுமாக அளக்க முடியும் என்பதாலும் ,BLACKBODY யின் ஆற்றல் அது வெளியிடும் அலைகளின் அலைநீளத்தை "மட்டும்" சார்ந்திருக்கும் என்பதாலும்) ஆனால் இயற்கையில் எந்த பொருளுமே பக்கா BLACKBODY ஆக கிடைப்பதில்லை.. எனவே அவர்கள் ஆராய்ச்சிக்காக பெரிய வெப்ப உலை (furnace ) ஒன்றின் சுவரில் போடப்பட்ட சிறிய துளையை BLACKBODY ஆக பயன்படுத்தினர்....

அப்போதைய இயற்பியல் கணித்த படி கதிரியக்க ஆற்றலானது அலைநீளத்தின் நான்கு மடிக்கு எதிரிடைத் தொடர்பு உடையது....அதாவது
ஆற்றல் = constant / (அலைநீளம்)^4 (Rayleigh–Jeans law )
எனவே ஆற்றலானது குறைந்த அலை நீளங்களில் (அதிக அதிர்வெண் அதாவது அதிக வெப்ப நிலைகளில் )மிக மிக அதிகமாக இருக்க வேண்டும்...ஆனால் BLACKBODY ஆராய்ச்சி முடிவுகள் எப்படி இருந்தன என்றால் பொருளின் ஆற்றல் ஒரு குறிப்பிட்ட அதிர்வெண் வரை அதிகரித்து விட்டு பின்னர் கீழே இறங்கத் தொடங்கியது... கீழே உள்ள படத்தைப் பார்க்கவும்...

படத்தின் வலது ஓரத்தில் உள்ள கறுப்பு வளைவு இயற்பியல் விதிகளின் படி கணிக்கப்பட்டது.... அதாவது அலைநீளம் குறையக் குறைய ஆற்றல் முடிவிலியை நோக்கிச் செல்கிறது.... ஆனால் படத்தில் காட்டப்பட்டுள்ள நீளம், பச்சை மற்றும் சிகப்பு வளைவுகள் ஆராய்ச்சி முடிவுகள் ஆகும்.. அதாவது 5000 K வெப்பநிலையை எடுத்துக் கொண்டால் ஆற்றல் மெல்ல மெல்ல அதிகரித்து (500 நானோ மீட்டர் அலைநீளங்கள் வரை) பின்னர் அதை விடக் குறைந்த அலைநீளங்களில் சமர்த்தாக கீழே இறங்கி விடுகிறது,,,, (சறுக்கலில் குழந்தைகள் மெல்ல மெல்ல படிகளில் ஏறி மீண்டும் கீழே சறுக்கி விடுவது போல ) இந்த ஒரு சமாசாரம் அன்றைய நாட்களில் ரொம்பவே குழப்பியது... அது எப்படி அதிக அதிர்வெண்களில் ஆற்றல் குறைந்து விடுகிறது என்பது (அப்படி மட்டும் குறையவில்லை என்றால் நம் சூரியனின் ஆற்றல் முடிவிலியாக இருந்து நாமெல்லாம் ஒரு சில நிமிடங்களில் வாணலியில் போட்ட வெண்ணை கணக்காக உருகி விடுவோம்...இயற்க்கைக்கு நம்மை விட அதிக அறிவியல் அறிவு உள்ளதாகத் தெரிகிறது )

அதிக அதிர்வெண்ணில் ஆற்றல் குறைவதால் இந்த பிரச்சனை 'புற ஊதா' பூகம்பம் என்று அழைக்கப்பட்டது.... (அந்த சமயத்தில் அறியப்பட்ட அதிக அதிர்வெண் கொண்ட அலைகள் புற ஊதாக் கதிர்கள் என்பதால்.... x -ray கதிர்கள் இன்னும் கண்டுபிடிக்கப் படவில்லை)

தர்க்க ரீதியாக இந்த முடிவு சரியாகத் தோன்றினாலும் இதை விளக்க அறிவியலில் அப்போது எந்த கொள்கையும் இல்லை... இந்த சமயத்தில் தான் (1900 ஆம் ஆண்டு) குவாண்டம் இயற்பியலின் தந்தை என்று அழைக்கப் படும் மாக்ஸ் பிளான்க் (MAX PLANCK ) என்ட்ரீ ஆகிறார்....

ஒருவர் இவ்வாறு மறு மொழி கூறியிருப்பதால் மீதி அடுத்த பதிவில்..."ஒரேயடியா இம்புட்டும் சொன்னா கஷ்டமா இருக்கு... 2 அ பிரிச்சு போடுங்களேன்... :)"

தொடரும்...