அணு வடிவங்கள்
69
அணு வடிவங்கள்
அணுவெண்ணைவிட அதிகமாக இருப்பதை ரூதர்போர்டு கண்டார். உதாரணமாக, லிதியத்தின் அணுவெண் 3. அதன் அணுநிறையோ 7. ஆகையால் உட்கருவிலும் சில எலெக்டரான்கள் உள்ளன என்று ரூதர்போர்டு கருதினார். ஒரு தனிமத்தின் அணுநிறை A என்றும், அணுவெண் Z என்றும் கொண்டால், அதன் உட்கருவில் A புரோட்டான்களும், (A-Z) எலெக்ட்ரான்களும் இருக்கும். ஆகையால் அதன் நிகர நேர்மின்னேற்றம் Z. ஆனால் இவ்வாறு கொள்வதில் சில தொல்லைகள் உள்ளன. 1932-ல் சாட்விக் என்ற ஆங்கில அறிஞர் வேறொரு வகைத்துகளைக் கண்டுபிடித்தார். அது நியூட்ரான் எனப்படும். இது ஏறக்குறைய புரோட்டானின் நிறையைக் கொண்டது; மின்னேற்றமற்றது. இத்துகள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபின், உட்கருவில் நியூட்ரான்களும் புரோட்டன்களும் உள்ளன எனக் கருதுகின்றனர். இக்கருத்தின்படி அணுநிறை Aயும், அணு எண் Zம் உள்ள ஒரு தனிமத்தில் Z புரோட்டான்களும், A—Z நியூட்ரான்களும் இருக்கும். ஹைடிரஜன் கருவில் ஒரே புரோட்டான் உள்ளது. அடுத்தபடியாக உள்ள ஹீலியம் கருவில் இரு புரோட்டான்களும், இரு நியூட்ரான்களும் உள்ளன. எல்லாத் தனிமங்களிலும் கனமான அணுவையுடைய யுரேனியத்தின் அணுநிறை 238; அணுவெண் 92. ஆகையால் அதன் உட்கருவில் 92 புரோட்டான்களும், 146 நியூட்ரான்களும் உள்ளன.
உட்கருவில் புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும் உள்ளன எனக் கொள்வதால் பல விளைவுகளை விளக்க முடிகிறது. ஒரே அணுவெண்ணும், வெவ்வேறான அணு நிறைகளும் உள்ள தனிமங்கள் ஐசோடோப்புகள் எனப்படும். குளோரின் என்ற தனிமம் 35ம், 37ம் அணுநிறைகள் கொண்ட ஐசோடோப்புகளின் கலவை. இவற்றின் அணுவெண் 17. ஆகையால் மேற்கூறிய இரண்டு ஐசோடோப்புகளில் முதலாவதில் 18 நியூட்ரான்களும், இரண்டாவதில் 20 நியூட்ரான்களும் இருக்கும். ஆனால் இவ்விரண்டின் உட்கருக்களிலும் 17 புரோட்டான்கள் இருக்கும். ஒரே அணு நிறையும், வெவ்வேறான அணுவெண்களுமுள்ள தனிமங்களும் உண்டு. அவை ஐசோபார்கள் எனப்படும். அவற்றில் புரோட்டான்-நியூட்ரான் தொகை மாறாத வண்ணம் அவ்விருவகைத் துகள்களின் எண்ணிக்கைகள் மட்டும் மாறலாம்.
நிலையற்ற கனமான உட்கரு சிதைவதால் அது கதிரியக்கக் கதிர்களை வெளிவிட்டு, வேறு தனிமத்தின் உட்கருவாக மாறுகிறது. ஓர் ஆல்பாத் துகளின் வெளியேற்றத்தால் உட்கருவின் ஏற்றம் இரண்டும், நிறை நான்கும் குறைகின்றன. உட்கருவில் உள்ள நியூட்ரான் ஒன்று புரோட்டானாகவும், எலெக்ட்ரானாகவும் மாறி, அதிகமான ஆற்றலுடன் எலெக்ட்ரான் வெளியேறுவது பீட்டாத்துகள் வெளியேற்றமாகும். கருவிலுள்ள புரோட்டான் ஒன்று ஒரு நியூட்ரானாகவும் ஒரு பாசிட்ரானாகவும் (த. க.) மாறி, பாசிட்ரானை வெளிவிடும் மாற்றமும் உண்டு. ஆகையால் கருவிற்குள் நிகழும் வினைகளில் புரோட்டானும், நியூட்ரானும் பரஸ்பர மாற்றங்கள் அடையக் காண்கிறோம்.
போரின் உட்கருக்கொள்கை : 1935ஆம் ஆண்டில் உட்கருவின் அமைப்புப் பற்றி நைல்ஸ் போர் ஒரு கொள்கையை வெளியிட்டார். இதன்படி உட்கருவானது ஒரு திரவத் துளியைப்போன்றது. அதிலுள்ள நியூட்ரான்களும்; புரோட்டான்களும் திரவத்திலுள்ள மூலக்கூறுகளைப்போல் இயங்கித் தம்மிடையே தொழிற்படும் விலக்க விசையினால் விலகி நிற்கின்றன. உட்கருவின் சக்தியானது திரவ மூலக்கூறுகளினிடையே பரவி இருப்பது போல் பரவி நிற்கும். துகள்களின் இடையே தொழிற்படும் விசைகளால் ஒரு நியூட்ரானோ, ஒரு புரோட்டானோ, ஆல்பாத் துகளையொத்த நியூட்ரான்—புரோட்டான் தொகுதியோ மிகையான ஆற்றலைப் பெற்று, உட்கருவின் பிணைப்பிலிருந்து நீங்கி வெளியேறலாம். கதிரியக்கம் என்னும் இவ்விளைவு ஒரு திரவம் ஆவியாவதை ஒத்தது. இதற்கு எதிராக ஆவி மூலக்கூறுகள் குளிர்ந்து திரவமாவது போலவே சில துகள்கள் கருவை அடைந்து கவரப்படலாம். ஆனால் திரவத் துளிக்கும் அணு உட்கருவிற்கும் முக்கியமானதொரு வேற்றுமை உண்டு. திரவ மூலக்கூறுகள் மின்னேற்றமற்றவை. ஆனால் உட்கருவிலுள்ள துகள்களோ அதிலுள்ள புரோட்டான்களால் தோன்றும் மின்மண்டலத்தில் இயங்குகின்றன. இந்த மின்மண்டலம் ஓர் அரணைப்போல் அணு உட்கருவைச் சூழ்ந்திருக்கும். இந்த அரணின் உயரம் உட்கருவின் அணுவெண்ணையும் (அதன் நேர்மின்னேற்றத்தின் எண்ணிக்கையையும்),
அணுக் கருவில் விசைகள்
தாக்கும் துகளின் ஏற்றத்தையும் பொறுத்திருக்கும். இது சுமார் 8-10 மிலியன் வோல்ட் இருக்கும். அதாவது ஒரு புரோட்டானோ, டியுட்ரானோ இந்த அளவு மட்ட வேற்றுமை உள்ள இடங்களினிடையே செலுத்தப்பட்டு, ஆற்றலளிக்கப்பட்டால் தான் அவை உட்கருவின் விலக்க விசையை மீறி உள்ளே செல்லலாம். இது போலவே ஓர் உட்கருவிலிருந்து ஒரு துகள் வெளியேற வேண்டுமாயின், அது இந்த விசை மண்டலத்தை மீறி வெளியேறுமளவு ஆற்றல் உள்ளதாக இருக்கவேண்டும். பெரும்பான்மையான தனிமங்கள் நிலையாக இருக்கக் காரணம் அவற்றின் உட்கருக்களிலுள்ள துகள்கள் இந்த அளவு ஆற்றலைப் பெற்றிராமையேயாம்.
ஆனால் ஒரு மிலியன் வோல்ட்டைவிடக் குறைவான் சக்தியுள்ள துகள்களும் கருமாற்றம், விளைவிப்பதைச் சோதனைகளிலிருந்து அறிகிறோம். பொருளலைக் கொள்கையைக் கொண்டுதான் இந்த விளைவை விளக்க முடியும். அரணை வந்து தாக்கும் துகள் அலைவடிவுள்ளது. அந்த அலையில் ஒரு பகுதி அரணின் வழியே உட்புகுந்தோ, அதன் மீதேறி அதைக் கடந்தோ உட்கருவை அடைந்து தாக்குகிறது. ஒரு பொருளின் மேல் ஆயிரக்கணக்கான துகள்களை வீசி எறிகையில், சில துகள்களேனும் உட்கருவை அடையக்கூடும். தாக்கும் துகள்களின் சக்தி குறிப்பிட்ட எல்லைகளுக்குள் இருந்தால் உட்கருவை அடைந்து, கவரப்பட்டு, மாற்றங்களை விளைவிக்கும் துகள்களின் எண்ணிக்கையும் அதிகரிக்கிறது. இச் சக்தியின் அளவு அனுநாத சக்தி (Resonance energy) எனப்படும். உட்கருவில் பலவேறு அளவுகள் கொண்ட சக்தி மட்டங்கள் உள்ளது போல அது இயங்குகிறது. தாக்கும் துகள்களின் சக்தி இந்த அளவுகளில் ஒன்றாக இருந்தால், ஒலியியல் அனு நாதத்தை ஒத்த விளைவு நிகழ்ந்து தாக்கும் துகள் கவரப்படுகிறது.
நியூட்ரான்கள் மின்னேற்றமற்றவை. ஆகையால் மேற்கூறிய அரண் அவற்றைப் பாதிப்பதில்லை. இதனால் ஆற்றல் குறைவான நியூட்ரான்களும்கூட உட்கருவை அடைந்து மாற்றங்கள் நிகழ்த்தலாம்.
