அணு அண்டம் அறிவியல்-9

போன பதிவில் நான் ஒரு பெயரைத் தவறாகக் குறிப்பிட்டு இருந்தேன். (யாருமே சுட்டிக் காட்டாதது கொஞ்சம் வருத்தம் தான்.படித்தால் தானே சுட்டிக் காட்ட ?:( ). அணுவை எட்டிப் பார்க்க ஆல்பா துகள்களை அனுப்பியது ஜே.ஜே.தாம்சன் இல்லை..அவர் பெயர் ஹென்றி ரூதர்போர்ட். SFI . :)

எல்லாப் பொருட்களும் அணு என்ற செங்கற்களால் கட்டப்பட்டது என்று தெரிந்திருந்தாலும் அணுவைப் பற்றி எந்த முன்னேற்றமும் பதினேழாம் நூற்றாண்டு வரை இயற்பியல் உலகில் ஏற்படவில்லை. 1789ஆம் ஆண்டில் லாவாய்சியர் என்பவர் பிரபஞ்சத்தில் 23 தனிமங்கள் இருப்பதாக ஒரு லிஸ்ட் போட்டுக் கொடுத்தார். 'தனிமம்' (element) என்றால் அந்தப் பொருளின் உள்ளே ஒரே விதமான அணுக்கள் மட்டுமே இருக்கும். மேலும் அவை இயற்கையிலேயே கிடைக்கும். உதாரணமாக ஹைட்ரஜன் என்பது அந்த லிஸ்டில் முதலில் வரும் ஒரு லேசான 'தனிமம்' ..அதற்குள் ஒரே மாதிரியான ஹைட்ரஜன் அணுக்கள் மட்டுமே இருக்கும். ஆக்சிஜன் என்பது ஹைட்ரஜனை விட கொஞ்சம் 'கனமான' ஒரு தனிமம். அதிலும் ஒரே மாதிரியான ஆக்சிஜன் அணுக்கள் மட்டுமே இருக்கும். இன்றைக்கு நமக்குத் தெரிந்து 92 தனிமங்கள் இயற்கையில் கிடைக்கின்றன. இரண்டு தனிமங்களை நம்மால் 'மிக்ஸ்' செய்ய முடியும். உதாரணமாக ஹைட்ரஜனும் ஆக்சிஜனும் ஒரு குறிப்பிட்ட முறைப்படி ஒன்று சேர்ந்தால் நீர் கிடைக்கும். இதை 'Compound ' என்பார்கள். (இரண்டு வாயுக்கள் கலந்தால் தண்ணீர் வருகிறது பாருங்கள் ) இப்படி வெவ்வேறு தனிமங்களை இணைத்து நிறைய நிறைய வேதியியல் பொருட்களைப் பெற முடியும். ஆனால் ஒரு தனிமத்தில் இருந்து இன்னொரு தனிமத்தைப் பெறுவது கஷ்டம் உதாரணமாக பாதரசமும் தங்கமும் அருகருகே இருக்கும் இரண்டு 'தனிமங்கள்' .. இவை யுரேனியம் போல இயற்கையாக சிதையாத நிலையான தனிமங்கள். எனவே என்னதான் தலைகீழாக நின்றாலும் ஒன்றை இன்னொன்றாக மாற்ற முடியாது. ரசவாதம் ரசவாதம் என்று கேள்விப் பட்டு இருப்பீர்களே? அது ஏதோ சமையல் சமாச்சாரம் அல்ல. பாதரசத்தை தங்கமாக மாற்றுவது.

இவை இரண்டுக்கும் ஒரே ஒரு ப்ரோடான் தான் வித்தியாசம் என்பதை எப்படியோ தெரிந்து கொண்ட நம் சித்தர்கள் "எப்படி அந்த பாதரசத்தில் உள்ள அந்த தேவை இல்லாத ப்ரோடானை வெளியே தள்ளி அந்த தனிமத்தைத் தங்கமாக மாற்றுவது?" என்று மெனக்கெட்டார்கள். அறிவியல் தெரிந்த ஒருவரைக் கேட்டால் இது அசாத்தியமான ஒன்று. அணுகுண்டு வெடிக்கச் செய்வதைக் காட்டிலும் கஷ்டமான வேலை. ஏனென்றால் பாதரசம் இயற்கையில் சிதையும் தனிமம் அல்ல. அப்படி இயற்கையில் சிதைந்தால் அதன் அணுக்கரு ஒரு ப்ரோடானை வெளியே தள்ளி கொஞ்சம் கனம் குறைந்த பக்கத்தில் உள்ள தனிமமான தங்கமாக மாறலாம். ஆனால் பாதரசம் நிலைத் தன்மையுள்ள அணு. அதன் துகள்கள் அணுக்கருவின் உள்ளே ஈர்ப்பு விசையை விட லட்சம் மடங்கு வலிமையுள்ள ஒரு விசையால் பிணைக்கப்பட்டுள்ளன. (nuclear strong force )பார்க்க பிரபஞ்சத்தின் ஆதார விசைகள். சும்மா பாதரசத்தை ஒரு குப்பியில் போட்டு அடியில் நெருப்பு பற்ற வைத்து சில மூலிகைகளை சேர்த்து சில மந்திரங்களை முணுமுணுத்தால் அந்த விசை ஒரு ப்ரோடானை விட்டுக் கொடுக்குமா என்ன? மேலும் ஒரு நூறு கிராம் பாதரசத்தில் கோடி கோடி கோடி அணுக்கள் இருக்கும்.அவை ஒவ்வொன்றையும் தங்கத்தின் அணுக்களாக மாற்றுவது கொஞ்சம் டூ மச்.

ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுக்களும் வேறுவேறானவை. ஒன்றை விட ஒன்று கனமானவை என்று தெரிந்தது. (சில தனிமங்கள் வாயுவாகவும் சில நீராகவும் சில திடப் பொருள்களாகவும் இருப்பதால்) அணு மேலும் பிளக்கப்படக் கூடியதாக இல்லாமல் இருந்தால் இது சாத்தியம் இல்லை.எனவே அணுவிற்குள் உள்ள ஏதோ ஒன்று தான் ஓர் அணுவை இன்னொன்றில் இருந்து வேறுபடுத்திக் காட்ட வேண்டும் ஒன்று இயற்பியல் ஆசாமிகள் ஊகித்தார்கள். அணுவிற்குள் ஏதோ ஒன்று இருக்க வேண்டும் என்பதற்கு உதாரணமாக அமைந்தது 1896 இல் ஹென்றி பேக்கரால் என்பவரால் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட 'கதிரியக்கம்' ..யுரேனியம் போன்ற தனிமங்கள் ஏனோ 'Be yourself ' என்பதை மறந்து விட்டு சில லேசான தனிமங்களாக மாறின. வேறு விதமாகச் சொன்னால் ஏதோ ஒன்றை அவை இழந்தன. அந்தத் தனிமங்களில் இருந்து வெளிப்பட்ட கதிரியக்கம் அபாயகரமாக இருந்தது. ஆனால் அணுவிற்குள் என்ன தான் நடக்கிறது, என்ன தான் இருக்கிறது என்று அறிய எந்த 'க்ளூ' யும் கிடைக்கவில்லை. ஏனென்றால் அது ரொம்ப ரொம்ப சிறியது. (மைக்ராஸ்கோப்பில் பார்க்கலாம் என்று சின்னப் புள்ளைத் தனமாக யாராவது இதுவரை நினைத்துக் கொண்டிருந்தால் உங்கள் நினைப்பை மாற்றிக் கொள்ளவும்)

ஹென்றி ரூதேர்போர்ட்டிற்கு ஒரு நல்ல 'ஐடியா' தோன்றியது. அணு வெளித்தள்ளும் அந்தத் துகளையே திருப்பி அதற்குள் அனுப்பினால் என்ன? என்பது தான் அது.

அணுவைத் துளைத்து உள்ளே என்ன தான் இருக்கிறது என்று அறிவதற்கு ரூதர்போர்ட் அது வெளியிடும் 'ஆல்பா' துகள்களையே அனுப்பினார் . 1909 இல் மேற்கொள்ளப்பட்ட இந்த ஆய்வு இயற்பியல் வரலாற்றில் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த ஒன்றாகும். ரூதேர்போர்ட்டின் வழிகாட்டுதலின் கீழ் Hans Geiger மற்றும் Ernest Marsden என்பவர்கள் இந்த ஆய்வை மேற்கொண்டனர்.

சும்மா ஒரு துகளையெல்லாம் அனுப்பினால் பத்தாது. அது ஒரு பள்ளத்தாக்கில் போடப்பட்ட கடுகு போல அது காணாமால் போய் விட்டால்? லட்சக்கணக்கான ஒற்றர்களை உள்ளே அனுப்ப வேண்டும். சரி இந்த ஆல்பா ஒற்றர்களின் வேகம் என்ன தெரியுமா? கொஞ்ச நஞ்சம் அல்ல. வினாடிக்கு 25 ,000 கிலோமீட்டர். இன்றைக்கு மனிதன் கண்டுபிடித்து வைத்திருக்கும் ஜெட் விமானகளை விட லட்சம் மடங்கு வேகம். எனவே இவற்றை உள்ளே அனுப்பினால் ஏதாவது நல்ல ரிசல்ட் கிடைக்கும் என்று ரூதர்போர்ட் நம்பினார். அவரது ப்ளான் என்ன என்றால் நிறைய ஆல்பா துகள்களை நேர்கோட்டில் அணுவின் மீது அனுப்ப வேண்டியது. அணுவிற்குள் ஏதாவது இருந்தால் கண்டிப்பாக அவை இந்த துகள்களைத் தடுக்கவோ இல்லை , விலக்கி விடவோ செய்யும்.

இதற்கு முன்னரே ஜே.ஜே.தாம்சன் என்பவர் எலக்ட்ரான்களை கண்டுபிடித்திருந்தார். (எப்படி கண்டுபிடித்தார் என்பதை பிறகு பார்க்கலாம்) அவை தான் முதன் முதலில் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட அணுவினும்-சிறிய-துகள்கள். (subatomic particles ) அவை அணுவை விட 2000 மடங்கு சிறியவை என்றும் மின்சாரம் பாய்வதற்கு இவை தான் காரணம் என்றும் ஒருவாறு அவர் ஊகித்திருந்தார். எலக்ட்ரான்கள் எதிர் மின் தன்மை (negagive charge ) உள்ளவை. 'எதிர் மின் தன்மை' என்றால் அதற்கு எந்த அர்த்தமும் இல்லை. இது அடிப்படைத் துகள்களுக்கு உள்ள ஒரு பண்பு, அவ்வளவு தான். இவை அணுவோடு மின் காந்த விசைகளால் சாதாரணமாக பிணைக்கப்பட்டிருக்கும் என்றும் போதுமான ஆற்றல் தந்தால் அணுவின் கட்டுப்பாட்டை விட்டு மின்சாரமாக ஓடும் என்றும் தாம்சன் ஊகித்திருந்தார். ஆனால் இந்த எலக்ட்ரான்கள் அணுவோடு எப்படிப் பிணைக்கப்பட்டிருந்தன என்று தெரியவில்லை. ஒரு குத்து மதிப்பாக பூசணிக்காய்க்குள் விதைகள் வைக்கப்பட்டிருக்குமே அது மாதிரி அணுவிற்குள் எலக்ட்ரான்கள் பொதிந்து வைக்கப்பட்டு இருக்கலாம் என்று கூறினார். இது "plum pudding model " என்று அழைக்கப்பட்டது. பார்க்க படம்.

நம் ஹீரோ ரூதர்போர்ட் சிறிய அளவு யுரேனியத்தை எடுத்துக் கொண்டார். அதிலிருந்து தான் ஆல்பா துகள்கள் சதா வெளிவந்து கொண்டிருக்குமே? அவற்றை ஒரு கந்தகத் திரையில் ஒரு சிறிய துளை போடுவதன் மூலம் வடிகட்டி நேர்க்கோட்டில் விட்டார். அந்தப் பாதையில் தங்கத்தின் மிக மிக மெல்லிய தகடை (foil ) வைத்தார். அதைச் சுற்றி ஜின்க் சல்பைட் சீட்டை வைத்து அது ஆல்பா துகள்களால் தாக்கப்படும் போது ஒளிரும் படி செய்தார். ஆய்வு முடிவில் அவர்கள் என்ன பார்த்தார்கள் என்றால் அனுப்பிய ஆயிரக்கணக்கான ஆல்பா துகள்களில் 99 % க்கும் அதிகமான துகள்கள் சமர்த்தாக பயணித்து தங்கத் தகட்டை துளைத்துக் கொண்டு சென்று ஜின்க் சல்பைட் சீட்டை ஒளிரச் செய்தன. அனுப்பிய எட்டாயிரம் ஒற்றர்களுக்கு ஒரே ஒரு ஒற்றன் மட்டும் (ஆச்சரியமாக) எஜமான விசுவாசத்துடன் ரூதர்போர்டை நோக்கித் திரும்பி வந்தான். அதாவது அனுப்பிய துகள்களில் 99 % க்கும் அதிகமான துகள்கள் எந்த தடையையும் சந்திக்காமல் மன்மதன் அம்பு சாரி ராமன் அம்பு மாதிரி பயணித்து அணுவினுள்ளே பயணிக்கின்றன என்றால் கண்டிப்பாக அணுவில் 99 .9999 % வெற்றிடமாக இருக்கவேண்டும் என்றும் ஒரே ஒரு துகள் மட்டும் விலக்கப்பட்டு திரும்புவதால் அணுவின் உள்ளே ஒரு குட்டியூண்டு இடத்தில் மட்டும் ஏதோ சமாச்சாரம் இருக்க வேண்டும் என்றும் அவர் ஒரு முடிவுக்கு வந்தார். எஸ், இயற்பியலின் பாதையில் இன்னொமொரு மைல் கல்...அணுக்கரு கண்டுபிடக்கப்பட்டது. (ஏன் துகள்கள் U turn அடிக்கின்றன என்றால் ஆல்பா துகள்கள் நேர் மின் தன்மை கொண்டவை, உள்ளே அணுக்கருவிலும் நேர்மின் தன்மை இருப்பதால் இரண்டும் பயங்கர வேகத்தில் விலக்கப்பட்டு அதன் திசையையே 180 டிகிரிக்கு மாற்றிவிடும் அளவு விளைவு உண்டாகிறது)

இந்த கண்டுபிடிப்பு தாம்சனின் பூசணிக்காய் மாடலை தெருவில் போட்டு உடைத்தது. அதாவது எலக்ட்ரான்கள் உள்ளே பொதிந்திருந்தால் அனுப்பிய ஆல்பா துகள்களில் பெரும்பாலானவை தம் பாதையில் இருந்து விலகிப் போயிருக்கும்.பார்க்க படம்

இந்த ஆராய்ச்சி முடிவுகளை முதலில் ரூதர்போர்டே நம்பவில்லை என்றால் பார்த்துக் கொள்ளுங்களேன். அவ்வளவு வேகத்தில் எறியப்படும் துகள்கள் எப்படி திரும்பி வரும்? "ஒரு கோலிக்குண்டை என் டிஸ்யூ பேப்பரின் மேல் எறிந்து அது திரும்பி வந்து என்னைத் தாக்குவது போல இருந்தது" என்று ஸ்டேட்மென்ட் விட்டார் அவர். ஒரு ரயில் அதிவேகத்தில் சென்று கொண்டிருக்கிறது என்று வைத்துக் கொள்வோம். அது போன வேகத்திலேயே U turn அடித்துத் திரும்புகிறது என்றால் அது ரயிலை விட பல மடங்கு கனமான ஏதோ ஒன்றின் மீது மோதியிருக்கிறது என்று தானே அர்த்தம்? அப்படி தான் இங்கேயும்.அத்தனை வேகத்தில் சென்று ஆல்பா துகள்கள் திரும்புகின்றன என்றால் உள்ளே கனமான ஏதோ ஒன்று இருக்க வேண்டும்.

ரூதர்போர்ட் அணுக்கருவை கண்டுபிடித்தார். மேலும் அணு என்பது பெரும்பாலும் வெற்றிடம் தான் என்றும் உள்ளே மிக மிகச் சிறிய மையத்தில் அணுவின் அத்தனை நிறையும் தாங்கி அணுக்கரு வீற்றிருக்கிறது என்றும் கண்டுபிடித்தார்.

சமுத்ரா

[As usual , படிப்பவர்கள் கொஞ்சம் நேரம் ஒதுக்கி தயவு செய்து உங்கள் பின்னூட்டங்களை அளிக்கவும். தவறு இருந்தாலும் சொல்லவும். ஏனென்றால் அறிவியல் விஷயங்களை எழுதுவது ரொம்ப கஷ்டம். கவிதை எழுதுவது போல் சுலபமானது அல்ல. ]