விஞ்ஞான முட்டி மோதல் – பகுதி 7

இந்த பகுதியும் கேள்வி – பதில்களாக வகைப்படுத்தப் பட்டுள்ளது.

நியமான அணு அமைப்பு மாடல் (Standard Atomic Model) என்பது என்ன? ஏன் முந்தைய கருத்தான எளிய அணுக் கட்டமைப்பு இப்படி மாறியது?

கட்டமைப்பைச் சிக்கலாக்க வேண்டும் என்று யாரும் விரும்பவில்லை. அண்டக்கதிர்களிலிருந்து கண்டறிந்த அணுத்துகள்களை, நம்முடைய பழைய புரிதலால் விளக்க முடியவில்லை. புதிய அணுத்துகள்களை விஞ்ஞானிகள் 1950 முதல் 1960 –களில் கண்டுபிடித்த வண்ணம் இருந்தார்கள். பலவிதமான அலசல்களுக்கு பிறகு, அணு பெளதிகத்துறையின் ஒட்டுமொத்த அணு அமைப்புப் புரிதலை எல்லோருக்கும் புரிய வைக்க, நியமான அணு அமைப்பு மாடல் 1970 – களில் ஏற்பட்டது.

 

part7-image1

முதலாவது, சுற்றி வரும் எலெக்ட்ரான்கள் அடிப்படை அணுத்துகள் என்று அனைவராலும் ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது. எலெக்ட்ரான் மிகவும் சன்னமானது – பலமான அணுசக்தி (strong nuclear force) அதை ஒன்றும் செய்வதில்லை. இது போன்ற துகள்களை லெப்டான்கள் (Leptons) என்று அழைத்தார்கள். 6 வகை லெப்டான்கள் உள்ளன என்று வகைப்படுத்தினார்கள். இதில், எலெக்ட்ரானும் ஒன்று.

அடுத்ததாக, அணுக்கருவிற்குள் என்ன நடக்கிறது என்று ஒரு 30 வருடங்கள் ஆராய்ந்ததில், ப்ரோட்டானும் நியூட்ரானும் சேர்ந்து குடித்தனம் நடத்த பலவகை சக்திகள் வேலை செய்ததை அறிந்தார்கள். முதலாக, இவை இரண்டும் அடிப்படை அணுத்துகள்கள் இல்லை என்று ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது. இரண்டாவதாக, இவற்றுள் இருக்கும் அணுத்துகள்கள் பலமான அணுசக்தியால் பாதிக்கப்படுபவை என்று உறுதி செய்யப்பட்டு, இவற்றை ஹேட்ரான்கள் (LHC – இல் உள்ள H ஹேட்ரானைக் குறிக்கிறது) என்று அழைத்தார்கள். நியூட்ரானும், ப்ரோட்டானும் ஹேட்ரான்கள். ஹேட்ரான்கள் பலவித நுண்துகள்களால் உருவாக்கப்படுகின்றன. இவற்றை குவார்க் என்று அழைக்கிறார்கள். ஹேட்ரான் குடும்பத்தில் 6 வகை குவார்க்குகள் (Quarks) அடங்கும். ஆக, ஹேட்ரான்கள் அடிப்படை அணுத்துகள்கள் அல்ல. குவார்க்குகள் அடிப்படை அணுத்துகள்கள்.

 

part7-image2

ஒரு வழியாக, எலெக்ட்ரான், நியூட்ரான், ப்ரோட்டான் என்பதில் தொடங்கி, 6 லெப்டான், 6 குவார்க்கில் முடித்துள்ளோம். கதை அத்துடன் முடிந்துவிடவில்லை. ஆனால், தொடர்வதற்கு முன், இதுவரை சொன்ன அணுத்துகள்களின் சில சுவாரசியமான இயல்புகளைப் பார்ப்போம்.

1.லெப்டான்களைத் தனியாகப் பிரித்து ஆராய முடியும். அதாவது, இயற்கையில் அவை தேயாமல் இருக்கக்கூடியவை. உதாரணத்திற்கு, எலெக்ட்ரான்கள், ம்யூவான்களைப் பிரித்து ஆராய வழிகள் உள்ளன.

2.குவார்க்குகள், ப்ரோட்டானுக்குள்ளோ, அல்லது நியூட்ரானுக்குளோ (ஹேட்ரான்) பலமான அணுசக்தியால் (strong nuclear force) பாதுகாப்பாக வைக்கப்படுகின்றன. இவற்றைத் தனியாகப் பிரித்து ஆராய இயலாது. மிகுந்த சக்தியுடன், அணுக்களை மோதவிட்டு ஆராய்ந்தால், குவார்க்குகள், சில நானோ நொடிகள் கண்ணாமூச்சி காட்டிவிட்டுத் தேய்ந்து விடுகின்றன. பல அணுத்துகள் வேகப்படுத்தும் எந்திரங்கள் இவ்வகை மோதல்களை ஆராய்ச்சி செய்த வண்ணம் இருக்கின்றன.

அடுத்தபடியாக, நியமான அணு அமைப்பு மாடலின் மற்ற அணுத்துகள்களைச் சற்று அலசுவோம்.

3. பிரபஞ்சத்திலேயே மிகவும் மெலிவான சக்தி, ஈர்ப்பு (gravitational force) சக்திதான். இந்தச் சக்தியைத் தாங்கிச் செல்லும் அணுத்துகளுக்கு கிராவிடான் (gravitons) என்று பெயரிட்டுள்ளார்கள். இதுவரை யாரும் கிராவிடான்களை பார்த்ததில்லை. எப்படி இதைப் பார்க்கப் போகிறோம் என்றும் எவருக்கும் தெரியாது. (அட, இந்த சக்தியைத்தான் மனிதன் முதலில் கண்டு பிடித்து, பலவகை பயன்பாட்டிலும் உப்யோகித்து வந்துள்ளான்!). இந்த சக்தி உருவளவைப் பொறுத்து வேறுபடும், தூரத்திற்கேற்ப குறையும்/அதிகமாகும்.

4. அடுத்தபடியாக வீக்(weak) அணு சக்தி. மிகக் குறுகிய அணு அளவு தூரங்களிலே ஆட்சி செய்பவை. அணுத்தேயல்களின் போது (nuclear decays) உருவாகும் சக்தி இது. சொன்னால் நம்ப மாட்டீர்கள். ஈர்ப்பு சக்தியை விட பலப்பல கோடி முறைகள் சக்தி வாய்ந்தது. இதை W மற்றும் Z அணுத்துகள்கள் தாங்கிச் செல்கின்றன. இன்றும் சூரிய ஒளி நமக்கு கிடைக்க இந்த வீக் சக்திதான் உதவுகிறது. சூரியன், பூமிமீது மிக வீக்கான ஈர்ப்பு சக்தியால் பூமியின் பாதையை நிர்ணயித்தாலும், அன்றாட ஒளி மற்றும் சக்தி தேவைகளை வீக் அணு சக்தியாலேயே பூர்த்தி செய்கிறது!

5. பலமான அணுசக்தி என்று பலமுறை சொல்லிவிட்டோம். இதை தாங்கி செல்லும் அணுத்துகள்களுக்கு க்ளூவான் (Gluon) என்று பெயர். பலமான அணுசக்தி மிகமிகச் சிறிய தூரங்களில் ஆட்சி செய்பவை. இவை வீக் அணுசக்தியைக் காட்டிலும், பலப்பல கோடி முறைகள் சக்தி வாய்ந்தவை.

6.ஏராளமான தூரங்களில் ஆட்சி செய்பவை மின்காந்தச் சக்தி. இந்த சக்தியை தாங்கிச் செல்லும் அணுத்துகள்களுக்கு ஃபோடான் (photon) என்று பெயர். நாம் கண்ணால் பார்க்கும் ஒளி மின்காந்தச் சக்தியாகும். ஃபோட்டான், திணிவு இல்லாததால், பல கோடி மைல்கள் பயணம் செய்யும் தகுதி பெற்றது.

part7-image3

இன்னொரு விஷயம் – பல்வேறு சக்திகளை தாங்கிச் செல்லும் அணுத்துகள்களை போஸான் (Boson) என்று அழைக்கிறார்கள். இந்திய விஞ்ஞானி S.N. போஸ் (Satyendra Nath Bose) 1920-களில் ஐன்ஸ்டைனுடன் குவாண்டம் பெளதிகத்துறையில் பெரும் பணியாற்றினார். அவரை நினைவில் வைத்து இந்தப் பெயர் சூட்டப்பட்டது. இவற்றை எல்லாம் அழகாகப் படமாய் காட்டுவதுதான் நியமான அணு அமைப்பு மாடல் (Standard Atomic Model) என்பது.

அழகாக, நியமான அணு அமைப்பு மாடலை விளக்கும் CERN விடியோ

ஆக மொத்தம், 1940 முதல், 1970 வரை அணு பெளதிகத்துறையில் இருந்த குழப்பமான புரிதல்களுக்கு விடை, இந்த நியமான அணு அமைப்பு மாடல். சரி, கடந்த 40 ஆண்டுகளில் இந்த மாடல் தாக்குப் பிடித்துள்ளதா?

ஒவ்வொரு முறை, ஒரு புதிய அணுத்துகள் வேகப்படுத்தும் எந்திரத்தை உருவாக்கினாலும், முதலில் விஞ்ஞானிகள் செய்யும் வேலை, நியமான அணு அமைப்பு மாடல் இன்னும் சரிப்பட்டு வருகிறதா என்று பார்ப்பதுதான். பல முறை இந்த சோதனைகளைக் கடந்த 40 ஆண்டு காலமாக செய்து, இதுவரை சரியாகத்தான் உள்ளது என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். இத்தனைக்கும் இந்த ஆண்டு வரை ஹிக்ஸ் போஸான் தண்ணி காட்டியது. இன்னும் இதுவரை, ஜூலை மாதம் பார்த்த ஹிக்ஸ் போஸான் நியமான அணு அமைப்பு மாடலில் உள்ள ஹிக்ஸா அல்லது வேறு ஏதாவதா என்ற கேள்விகளுக்கு பதிலில்லை. ஏராளமான சோதனைகளுக்குப் பிறகுதான் சொல்ல முடியுமாம். இத்தோடு ஈர்ப்பு சக்தியை தாங்கி வரும் கிராவிடானை யாரும் இதுவரை பார்த்ததில்லை என்று முன்னமே சொல்லியிருந்தோம். ஆனாலும், இந்த மாடல் விஞ்ஞானிகள் மனிதனின் மிகப் பெரிய சாதனையாகக் கருதுகிறார்கள். இதில் அழகு உள்ளது. மேளகர்த்தா ராக அமைப்பு போன்றது இது. அதில் உள்ள ராகங்கள் பல இன்று கச்சேரிகளில் நாம் கேட்காமல் இருக்கலாம். ஆனால், இந்த ராக அமைப்பு மாடல் காலத்தை வென்று நிலைத்துள்ளது நமக்கு எல்லோருக்கும் தெரியும்.

இந்த இணையதளத்தில், அழகாக அணுத்துகள்கள் ஆண்டு வாரியாக எப்பொழுது கண்டுபிடிக்கப்பட்டன என்று பட்டியலிட்டுள்ளார்கள். 1964 முதல், 2012 வரை உள்ள கண்டுபிடிப்புகள், நியமான அணு அமைப்பு மாடலை உறுதிப்படுத்தியுள்ளதே தவிர இதுவரை குறை ஒன்றும் கண்டுபிடிக்கவில்லை.

சொல்வனம் – ஜனவரி 2013

Advertisements

மறுமொழியொன்றை இடுங்கள்

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / மாற்று )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / மாற்று )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / மாற்று )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / மாற்று )

Connecting to %s