அணு அண்டம் அறிவியல் -25

அணு அண்டம் அறிவியல் -25 உங்களை வரவேற்கிறது.

'குவாண்டம் Tunneling ' புரியவில்லை என்கிறார்கள். எனக்கும் புரியவில்லை..:) புரியக்கூடாது. புரிந்தால் அது குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் அல்ல.. :)

குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்-ஸின் பிதாமகர்களில் ஒருவரான ஃபெயின்மன் என்பவர் "To tell the truth, No one understands Quantum Mechanics" என்கிறார்.அவரே அப்படிச் சொல்லும் போது நாமெல்லாம் எம்மாத்திரம்? குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் என்பது ஒரு கடல். கம்பர் ராமாயணத்தை எழுத முற்படும் போது 'பாற்கடலை பூனை நக்கிக் குடிப்பது போல' என்கிறார். நாமும் அதே மாதிரி இங்கே குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ்ஸை நுனிப்புல் மேய்கிறோம். இதே புரியவில்லைஎன்றால் 'Interference, Feynman's Diagrams, Quantum Chromo dynamics (QCD)இதையெல்லாம் சொல்லாமலேயே விட்டுவிட்டு

ரிலேடிவிடி -க்குப் போய் விடலாம் என்று தோன்றுகிறது.

சரி. Tunneling பற்றி கொஞ்சம் எளிமையாகச் சொல்ல முயற்சிக்கலாம்.

ஒரு கண்ணாடியில் பார்த்தால் நம் உருவம் தெரிகிறது. கண்ணாடி ஒளியை முழுவதும் திருப்பி விட்டு எதிரொளிப்பது தான் இதற்குக் காரணம். ஒளி ஓர் அலை என்பதால் அது மிகச் சரியாக கண்ணாடியின் பரப்பில் பட்டு எதிரொளிக்காமல் (பந்துகள் போல) கொஞ்சம் கண்ணாடியின் பின்புறமும் நீண்டு செல்கிறது. கண்ணாடியின் தடிமன் மிக மிக சிறியதாக இருக்கும் பட்சத்தில்
துல்லியமான சில கருவிகள் ஒளியை கண்ணாடியின் 'பின்பக்கத்திலும்' Detect செய்துள்ளன. ஒரு பந்தை சுவரில் எறிந்தால் அது சரியாக சுவரின் பரப்பில் பட்டு நம்மிடம் திரும்பி வருகிறது. ஆனால் 'ஒளி ' சுவரில் படும் போது (சுவர் எதிரொளிக்கும் தன்மையுடன் இருந்தால்) சுவரின் உள்ளே சில நானோ மீட்டர்களுக்கு ஊடுருவி விட்டு பின்னர் திரும்பி வருகிறது. அதாவது ஒரு மிக மெல்லிய முகம் பார்க்கும் கண்ணாடியின் பின் புறத்தில் மிக நெருக்கமாக இன்னொரு கண்ணாடியை வைத்தால் இரண்டிலும் உங்கள் முகம் தெரியக்கூடும்!

உங்கள் வீட்டுக்கு மெல்லிய சுவர் இருந்தால் (ஒரு சில நானோ மீட்டர் அகலத்தில்) வெளியே இருந்தே உள்ளே என்ன நடக்கிறது என்று பார்க்கலாம்.it will be transparent !

உதாரணமாக ஒரு பானை முழுவதும் கற்களால் (துகள்) நிரம்பி இருப்பதாக வைத்துக் கொள்வோம். கற்கள் பானையின் உட்பக்க விளிம்பு வரை மட்டுமே கச்சிதமாக இருக்கும். அதே பானையை தண்ணீரால் (அலை) நிரப்பினால் தண்ணீர் பானையின் உட்பக்கச் சுவர்களை கொஞ்சம் ஊடுருவி கொஞ்சம் வெளியேயும் கசியும். இது தான் குவாண்டம் tunneling .அதாவது புராதன இயற்பியல் பொருட்களை கற்களாக கற்பனை செய்கிறது. குவாண்டம் இயற்பியல் பொருட்களை நெளியும் தன்மை கொண்ட தண்ணீர் என்கிறது.

புராதன இயற்பியலின் (classical physics ) படி பொருள் இருப்பதற்கான சாத்தியகூறு சுவரின் விளிம்பைத் தாண்டியதும் உடனே பூச்சியத்திற்கு விரைவாக இறங்குகிறது. ஆனால் குவாண்டம் இயற்பியலில் ஒரு பொருளின் இருப்பிடத்தை WAVE FUNCTION என்ற ஒன்றை வைத்துக் கொண்டு தான் (தோராயமாக) நாம் சொல்ல முடியும்.(பார்க்க படம்) சுவரின் விளிம்பில் சாத்தியக்கூறு உடனே கீழே இறங்காமல் மலை போல சரிந்து மிக மிக மெதுவாக பூச்சியத்தை நெருங்குகிறது.

சரி சூரியனுக்குள் tunneling நடப்பதாகச் சொன்னோம்.அது என்ன என்று பார்க்கலாம்.

நம் பிரபஞ்சத்தில் பெரும்பாலும் இருப்பது ஹைட்ரஜன் தான். பிரபஞ்சத்தின் ஆரம்ப காலங்களில் நிலவிய Density fluctuations (அடர்த்தி வேறுபாடுகள்) காரணமாக ஹைட்ரஜன் வாயு ஒரு குறிப்பிட்ட இடத்தில் மேகம் போல ஒன்று திரண்டது. இப்படித் திரண்ட ஹைட்ரஜன் மேகம் தன் நிறை காரணமாக மேலும் மேலும் அதிக ஹைட்ரஜனை ஈர்த்து ஒரு பூதாகாரமான ஹைட்ரஜன் கோளமாக வளர்ந்தது. தன் சுய ஈர்ப்பு காரணமாக ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மிகவும் பக்கத்தில் வரும் படி ஈர்த்தது. ஹைட்ரஜனுக்கு இருப்பது அணுக்கருவில் சிம்பிளாக ஒரே ஒரு ப்ரோடான் மட்டுமே. இப்படி நெருக்கப்பட்ட (நான்கு) ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் (அணுக்கருக்கள்) ஒன்றோடு ஒன்று இணைந்து (ஒரு) ஹீலியம் அணுக்கருவாக மாறின. ( ஹீலியம் அணுக்கருவில் இரண்டு ப்ரோட்டான் + இரண்டு நியூட்ரான்) இப்படி தான் நம் சூரியன் உட்பட நட்சத்திரங்கள் தோன்றின என்கிறார்கள்

இயற்பியலிலும் வேதியியலிலும் வினை நடக்கும் முன் இருந்த நிறையும் வினை முடிந்த பின் இருக்கும் நிறையும் சமமாக இருக்க வேண்டும்.

அதாவது நாம் உப்புமா செய்யும் போது முதலில் மூலப் பொருட்களை எடை போடுவதாக வைத்துக் கொள்வோம். அதாவது (ரவை + தண்ணீர் + உப்பு + ப. மிளகாய் + கடுகு + எண்ணெய் + கறிவேப்பிலை ) எடை = உப்பும்மாவின் எடை + வெளியேறிய நீராவியின் எடை என்று இரண்டு பக்கமும் கச்சிதமாக பாலன்ஸ் செய்ய முடியும். இதை இயற்பியல் நிறை அழிவின்மை (conservation of mass ) என்கிறது.

பகவத் கீதையில் கிருஷ்ணன் சொல்வது: (சாங்கிய யோகம் சுலோகம் 24 ,25 ) ஆத்மாவை ஆயுதங்கள் துளைக்காது, நெருப்பு எரிக்காது நீர் நனைக்காது..அது எப்போதும் இருக்கும். எப்போதும் மாறாமல் இருக்கும்.

அதே போல இயற்பியல் நிறைக்கும் ஆற்றலுக்கும் அழிவில்லை என்கிறது.

சரி இப்படி அணுக்கருக்கள் இணைந்து உருவாகும் ஹீலியம் அணு(கரு) வின் நிறை அதன் மூலப் பொருட்களான நான்கு ஹைட்ரஜன் அணு(கரு)க்களின் நிறையை விட கொஞ்சம் குறைவு. அப்படியானால் அந்த மிச்ச நிறை எங்கே போனது?

ஹைட்ரஜனின் நான்கு புரோட்டான்களின் மொத்த நிறை = 4.02912 u

(ஒரு புரோட்டானின் நிறை : 1.00728 u )

ஒரு ஹீலியம் அணுக்கருவின் நிறை = 4.00151 u
நிறை இழப்பு = 4.02912 u - 4.00151 u = 0.02761 u (இங்கே u என்பது ஒரு ப்ரோடானின் நிறை அலகு , slightly higher than unity )
இந்த நிறை இழப்பு எங்கே போகிறது? ஐன்டீனின் E =MC2 இன் படி நிறை தன்னுடைய இன்னொரு முகமான ஆற்றலாக வெளிவருகிறது. இந்த நிறை மிக மிகச் சிறியது என்றாலும் அதை ஒளி வேகத்தின் இருமடியால் பேருக்கும் போது நமக்கு 26 MeV அளவு ஆற்றல் கிடைக்கிறது. சூரியனில் ஒவ்வொரு நொடியும் சுமார் 3.7×10^38
ப்ரோட்டான்கள் ஹீலியமாக மாற்றப்படுகின்றன. இந்த வேகத்தில் ஹைட்ரஜன் உபயோகப்படுத்தப்பட்டால் ஒரு நாள் நம் சூரியத்தாய் நம்மிடம் 'எனக்கு கேஸ் தீர்ந்து போச்சு, இனிமேல் உங்களுக்கு சமைக்க முடியாது என்று சொல்லிவிடலாம் ' என்று தானே பயப்படுகிறீர்கள்? இது நியாயம் தான்..ஆனால் இது நடக்க இன்னும் ரொம்ப நாள் ஆகும், நம் சூரியத்தாயின் Gas தீர்ந்து போவதற்கு இன்னும் ஐந்து கோடி வருடங்கள் ஆகும்! அது வரை அது நமக்கு வடைபாயாசத்துடன் விருந்திடும் என்கிறார்கள்.

(நிறை அழிக்கப்பட்டு ஆற்றலாக 'மாற்றப்படுகிறது' என்று நிறைய பேர் நினைக்கிறார்கள்.இது தவறு. நிறை ஆற்றலாக தன்னை வெளிக்காட்டுகிறது. கடையில் ஐநூறு ரூபாய் நோட்டு ஒன்றைக் கொடுத்து பஞ்சு வாங்கி வருவதுபோலத்தான். ஐநூறு ரூபாய் (அளவு) ரொம்ப சின்னதாக இருந்தாலும் அதற்கு சமமாகக் கிடைக்கும் பஞ்சின் அளவு அபாரமாக இருக்கிறது. அந்த ரூபாய் நோட்டு இப்போது பஞ்சாக 'வெளிப்படுகிறது' என்று சொல்லலாம்..அதே மாதிரி தான் ஒரு சிறிய அளவு நிறை அபாரமான ஆற்றலாக தன்னை வெளிப்படுத்திக் கொள்கிறது.)

புராதன இயற்பியலின் படி அணுக்கரு இணைவு என்பது சாத்தியம் இல்லை. ஏனென்றால் ஒரு புரோட்டானும் இன்னொரு புரோட்டானும் ஒன்றை ஒன்று பக்கத்தில் நெருங்கும் போது அவைகளுக்கிடையே மின் காந்த எதிர்ப்பு விசைபயங்கரமாக அதிகரித்து விலக்கித் தள்ளுகிறது. (ப்ரோடான்களை ஓட்ட வைக்கும் வலிய விசையானது ப்ரோட்டான்கள் மிக மிக அருகில் வந்தால் மட்டுமே செயல்படுகிறது). இந்த எதிர்ப்பையும் மீறிக் கொண்டு ப்ரோட்டான்கள் அதிவேகத்தில் மோதிக் கொண்டு இணைய வேண்டும் என்றால் சூரியனின் உள்ளக வெப்ப நிலை கிட்டத்தட்ட 10 பில்லியன் செல்சியஸ் களாக இருக்க வேண்டும்.அப்படி இருந்தால் நாமெல்லாம் என்றோ சூரிய வெப்பத்தில் DEEP FRY ஆகி இருப்போம்.கணக்கீடுகள் சூரியனின் உள்ளக வெப்பம் 15 மில்லியன் டிகிரி செல்சியஸ் என்று காட்டின.

ஒரு ப்ரோடான் இன்னொன்றை நெருங்கும் போது அது ஒரு விதத்தில் ஒரு துளைக்க முடியாத பெருஞ்சுவர் ஒன்றை எதிர்கொள்கிறது. ஆனால் நம் குவாண்டம் Tunneling தான் இருக்கிறதே? அந்த சுவரில் அனாயாசமாக ஒரு சுரங்கம்தோண்டிக் கொண்டு இந்த ப்ரோட்டான் இன்னொன்றுடன் இணைந்து , yes they become Gay couple now !

அதாவது கம்சனின் பயங்கர காவல் உள்ள சிறையைக் கடந்து வசுதேவர் வெளியே போகவும் முடியும் (alpha emission ) கிருஷ்ணன் உள்ளேயும் வர முடியும் (nuclear Fusion ) !!!

சரி enough of tunneling ...அடுத்த டாபிக் -கிற்குப் போவோம்... Superposition !


சமுத்ரா