அறிவியல் மேதைகள் சர் ஜேம்ஸ் சாட்விக் (Sir James Chadwick)

முனைவர் இரா விஜயராகவன் பிடெக் எம்ஐஇ எம்ஏ எம்எட் பிஎச்டி

அணுவின் உட்கட்டமைப்பு (internal structure of atom) அறிவியல் அறிஞர்களுக்கு எப்போதும் ஆர்வத்தைத் தூண்டுவதாகவும், பிரச்சினைகளுக்கு உரியதாகவும் இருந்து வந்துள்ளது. இப் பிரச்சினைகளுக்குத் தீர்வு காண்பதில் பல முயற்சிகள் மேற்கொள்ளப்பட்டன. நேர் மின்னேற்றம் கொண்ட புரோட்டான்களும், எதிர் மின்னேற்றம் கொண்ட எலெக்ட்ரான்களும் அணுவில் உள்ளன என்பதை 20ஆம் நூற்றாண்டுத் துவக்கத்தில் விஞ்ஞானிகள் அறிந்திருந்தனர்; ஆனால் அணுவின் முழு நிறை (total mass) பற்றிக் குழப்பமே நிலவியது; எலெக்ட்ரான், புரோட்டான் தவிர்த்து நடுநிலைத் துகள்களும் (Neutral particles) அணுவில் இருக்க வேண்டும் என்ற கருத்து அறிஞர்களிடம் இருந்து வந்தது. இக்கருத்து உண்மையே என்று 1932ஆம் ஆண்டு பிரிட்டிஷ் இயற்பியல் அறிஞர் சர் ஜேம்ஸ் சாட்விக் அவர்களால் நிரூபிக்கப்பட்டது. பல்வேறு ஆய்வுகளுக்குப் பின்னர் மின்னேற்றம் பெறாத நடுநிலைத் துகள்களும் அணுவில் உள்ளன என்றும், அவை நியூட்ரான்கள் எனவும் அவர் தெளிவுபடுத்தினார். மேலும் நியூட்ரானும், புரோட்டானும் ஏறக்குறைய சமமான நிறையுடையவை என்ற கருத்தையும் அவர் வெளியிட்டார். ஒரு குறிப்பிட்ட அணுவின் மொத்த நிறையானது, அதிலுள்ள நியூட்ரான்கள் மற்றும் புரோட்டன்களின் நிறைகளுடைய கூடுதல் என்றும் அறியப்பட்டது. நியூட்ரான் பற்றிய கண்டுபிடிப்புக்காகவே, 1935ஆம் ஆண்டு சாட்விக் அவர்கள் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசைப் பெற்றார்.

அணுவின் கட்டமைப்பு பற்றிய புதிர்கள் பலவும் தற்போது விடுவிக்கப்பட்டுவிட்டன. அணுவின் மையப்பகுதியில் இருப்பது அணு உட்கரு (nucleus) எனவும், நேர் மின்னேற்றம் பெற்ற புரோட்டான்களும், நடுநிலைத் துகள்களான நியூட்ரான்களும் உட்கருவில் உள்ளன எனவும், உட்கருவைச் சுற்றி எலெக்ட்ரான்கள் பல்வேறு சுற்று வழிகளில் சுற்றி வருகின்றன எனவும், பல உண்மைகள் தெளிவாயின. புரோட்டானின் நிறை, நியூட்ரானின் நிறையை விடச் சற்று குறைவு என்பதும் நிரூபிக்கப்பட்டது. அணுக்கரு இயற்பியலில் பணியாற்றிய அறிவியல் அறிஞர்களுக்கு, நியூட்ரான் கண்டுபிடிப்பு ஒரு மைல் கல்லாக விளங்கியதெனலாம். நியூட்ரான் கண்டுபிடிப்பும், தொடர்வினைகள் (chain reactions) பற்றிய ஆய்வுமே அணுகுண்டு உருவாக்கத்திற்குக் காரணமாக விளங்கியவை.

சர் ஜேம்ஸ் சாட்விக் 1891ஆம் ஆண்டு அக்டோபர் திங்கள் 20 ஆம் நாள் மான்செஸ்டர் நகரில் பிறந்தவர்; மான்செஸ்டர் மற்றும் கேம்பிரிட்ஜ் பல்கலைக் கழகங்களில் கல்வி கற்றார். சாட்விக் 1923 முதல் கேம்பிரிட்ஜில் உள்ள கேவெண்டிஷ் ஆய்வுக்கூடத்தில் ரூதர்ஃபோர்ட் அவர்களுடன் சேர்ந்து பணியாற்றினார். அங்குதான் மாற்றுத் தனிமமாக்கல் (transmutation of elements) பற்றி இருவரும் ஆய்வு மேற்கொண்டனர். ஆல்ஃபா துகள்களைப் பயன்படுத்தி, சில தனிமங்களைச் சிதைத்து அவற்றை வேறு தனிமங்களாக மாற்றுவதே மாற்றுத் தனிமமாக்கல் முறை எனப்படும். 1927இல் சாட்விக் ராயல் கழகத்தின் சிறப்பு உறுப்பினராகத் தெரிவு செய்யப்பட்டார்.

ஆல்ஃபா துகள்களால் தாக்கப் பெற்ற பெரீலியம் (beryllium) தனிமத்தில் இருந்து கதிர்வீச்சு (radiation) உண்டாவதை, 1932ஆம் ஆண்டு சாட்விக் செயல் விளக்கம் செய்து காட்டினார்; அவை மின்னேற்றம் பெறாத நடுநிலைத் துகள்கள் (neutral particles) என்பதும் உணர்த்தப்பெற்றது; மேலும் அவற்றின் நிறை புரோட்டன்களின் நிறைக்கு ஏறக்குறைய சமம் என்பதும் நிரூபிக்கப்பட்டது. சாட்விக் அந்நடுநிலைத் துகள்களை நியூட்ரான்கள் என அழைத்தார். அவற்றின் குண நலன்களைப் பற்றியும் ஆய்வு செய்தார். இக்கண்டுபிடிப்புகளுக்காகவே அவருக்கு நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. நியூட்ரான்கள் எனப்படும் நடுநிலைத் துகள்கள் அணுவின் உட்கருவுக்குள் நுழையும் திறன் பெற்றிருப்பதால், அணுகுண்டு செய்ய முடியும் என்றும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. இவ்வடிப்படையிலேயே நியூட்ரான் குண்டு உருவாக்கப்பட்டது. சாட்விக், இக்கண்டுபிடிப்புக்காக 1932இல் ஹூக்ஸ் பதக்கம் (Hughes Medal) வழங்கிப் பாராட்டப் பெற்றார். கதிரியக்கம் பற்றி ஆய்வு மேற்கொண்டிருந்த ஜெர்மன் நாட்டு அணுக்கரு இயற்பியல் அறிஞர் ஹான்ஸ் ஜீஜர் (Hans Geiger) அவர்களுடனும் சாட்விக் இணைந்து பணியாற்றினார்.

அணுக்கருப் பிளவில் (nuclear fission) பயன்படும் தொடர் வினைகள் (chain reactions) பற்றியும் சாட்விக் ஆய்வு மேற்கொண்டார். ஓரகத் தனிமங்கள் எனப்படும் ஐசோடோப்புகள் பற்றி முதன் முதலில் ஆய்வு நடத்தியவரும் அவரே. இன்று ஐசோடோப்புகள் மருத்துவத் துறையில் பல நோய்களைத் தீர்ப்பதில் பெரும் பங்கு வகிக்கின்றன. எடுத்துக்காட்டாக கோபால்ட் (cobalt) ஐசோடோப் புற்று நோய் சிகிச்சையில் பயன்படுகிறது. அயோடின் ஐசோடோப் வேளாண் துறையில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நம் நாட்டில், மும்பையில் உள்ள பாபா அணு ஆய்வு மையத்தில் ஏராளமான ஐசோடோப்புகள் தயாரிக்கப்படுகின்றன.

நியூட்ரான் கண்டுபிடிப்பிலும், அணுக்கரு இயற்பியலிலும் பெரும் புகழ் பெற்ற சர் ஜேம்ஸ் சாட்விக் 1974ஆம் ஆண்டு ஜூலை 24ஆம் நாள் கேம்பிரிட்ஜில் மறைந்தார். அவருடைய அறிவியல் பணிகள் பலருக்கு இன்றும் ஆர்வத்தையும், ஊக்கத்தையும் அளித்து வருகின்றன என்பதில் ஐயமேதுமில்லை.

***

முனைவர் இரா விஜயராகவன் Dr R Vijayaraghavan

பிடெக் எம்ஐஇ எம்ஏ எம்எட் பிஎச்டி BTech MIE MA MEd PhD

Email: ragha2193van@yahoo.com