அணுவின் உள்ளமைப்பை அறிவித்த விஞ்ஞான மேதை நீல்ஸ் போஹ்ர் (1885-1962) அணு, அணுக்கரு & பரமாணுக்கள் (2)

சி. ஜெயபாரதன்,B.E.(Hons),P.Eng.(Nuclear) Canada

பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பில்
பொரி உருண்டை சிதறித்
துகளாகித்
துணுக்காகித் துண்டமாகிப்
பிண்டமாகி,
பிண்டத்தில் பின்னமாகி
அணுவாகி,
அணுவுக்குள் அணுவாகி
பரமாணு வாகி
அவற்றின்
அடிப்படைத் தூளாகி
அலையாகி ஒளியாகி
அறுந்த நூலாகி
இழையாய் நுட்பத்தில்
நெளிகிறாய் !

“குவாண்ட யந்திரவியல் கோட்பாடு பூர்வீகப் பௌதிகத்தின் ஏற்புடைய பொதுவிதி என்று நீல்ஸ் போஹ்ர் கூறுவதை நான் ஒப்புக் கொள்ளவில்லை. ஆயினும் அவரது விஞ்ஞானப் பணி சிந்தனா முறையில் ஓர் உன்னத இன்னிசை வடிவம் என்பது என் எண்ணம்.”

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன்
Fig. 1
Periodic Table of
Elements

1895 ஆம் ஆண்டில் ஜெர்மென் விஞ்ஞானி ராஞ்ஜென் (1845-1923) எக்ஸ்-ரே கதிர்களைக் கண்டுபிடித்து அணுவியல் யுகத்தின் பலகணியை முதன்முதல் திறந்து வைத்தார். அதற்குப் பின் 1896 ஆம் ஆண்டில் பிரெஞ்ச் விஞ்ஞானி ஹென்றி பெக்குவரல் (1852-1908) யுரேனியத் தாது பிட்ச் பிளண்டியில் பொதிந்துள்ள கதிரியக்கத்தைக் கண்டுபிடித்து அணுயுகத்தின் பெரு வாயிலைத் திறந்து வைத்தார். அணுயுகப் பொற்காலத்துக்குக் கியூரி குடும்பத்தாரும், ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்ஃபோர்டும் ஆரம்ப விழா நடத்தியவர் என்பதை 20 ஆம் நூற்றாண்டு விஞ்ஞான வரலாற்றில் பொன் எழுத்துக்களால் பொறிக்க வேண்டும்.

அணுவியல் அமைப்பில் நீல்ஸ் போஹ்ரின் புதிய ஆராய்ச்சிகள்
Fig. 2
Atomic & Mass Numbers

நீல்ஸ் போஹ்ர்தான் முதன்முதலில் துணிச்சலுடன் குவாண்டம் நியதியை [Quantum Theory] இணைத்து அணுவின் உள்ளமைப்புக்கும், மூலக்கூறுகளின் அமைப்புக்கும் விஞ்ஞான விளக்கத்துக்கு எடுத்தாண்டவர். மேலும் போஹ்ர்தான் முதன்முதல் மூலகம் ஒவ்வொன்றும் கொண்டுள்ள அணுவியல் இலக்கத்தின் [Element’s Atomic Number (Total Number of Protons in the Nucleus)] முக்கியத்துவத்தைக் குறிப்பிட்டார். அவரது கோட்பாடு: “எந்த ஓர் அணுவும் தனிப்பட்ட நிலைகளில் குறிப்பிட்ட ஓரளவு சக்தியை கொண்டுதான் நிலவி வருகிறது.” அவரது அரிய அந்த அணுவியல் நியதியே, பின்னால் அணுப்பிளவு இயக்கத்துக்கு [Nuclear Fission] அடிகோலிப் பேரளவு அணுசக்தியை வெளியே கொண்டுவர உதவியது. 1922 ஆம் ஆண்டு நீல்ஸ் போஹ்ர் அவரது ஒப்பற்ற அந்த அணுவியல் நியதிக்கு நோபெல் பரிசைப் பெற்றார். பட்டம் பெற்ற பிறகு இங்கிலாந்துக்குச் சென்று புகழ்பெற்ற விஞ்ஞானி ஜே.ஜே. தாம்ஸனிடம் பணியாற்றித் தன் எலெக்டிரான் கோட்பாடு ஆய்வுகளை மேற்கொண்டு தொடர ஆரம்பித்தார்.
Fig. 3
Stream of Positive Ions

உலோகத்தில் எழுந்த எலெக்டிரான் மீதிருந்த ஆர்வத்திற்கு தாம்ஸன் ஊக்கம் அளிக்காததால், நீல்ஸ் போஹ்ர் 1912 ஆம் ஆண்டில் மான்செஸ்டரிலிருந்த பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞானி ஏர்னெஸ்ட் ரூதர்ஃபோர்டை அணுகினார். அப்போது ரூதர்ஃபோர்டு குழுவினர் அணுவின் உள்ளமைப்பு பற்றி பல்வேறு ஆய்வுகள் நடத்திக் கொண்டிருந்தனர். ரூதர்ஃபோர்டு சமீபத்தில் நிர்மாணித்த அணு உள்ளமைப்பு மாடல் நியதிப்பாடை விளக்கும் [Theoretical Implications] விஞ்ஞான முறைப்பாடுகளில் அவரும் மூழ்கினார். அணுக்கருவின் புரோட்டான் எண்ணிக்கையைக் கூறும் அணு எண்ணின் [Atomic Number] முக்கியத்தை உணர்ந்தவர்களில் நீல்ஸ் போஹ்ரும் ஒருவர். அதுவே அணுக்கருவின் மின்கொடை [Electric Charge] எண்ணிக்கையும் ஆகும்.

நீல்ஸ் போஹ்ர் கூறியது: மூலங்களின் இரசாயனப் பௌதிகப் பண்பாடுகள் அணுக்கருவைச் சுற்றிவரும் எலெக்டிரான்களைப் பொருத்தவை; அணுவின் திணிவு [Atomic Mass] அணுக்கருவின் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களைச் சார்ந்தது; மூலகத்தின் கதிரியக்கத்துக் காரணமும் அணுக்கருதான். ரூதர்ஃபோர்டின் அணு உள்ளமைப்பு மாடல் எந்திரவியல் முறைப்படியும், மின்காந்த முறைப்படியும் நிலையற்றது [Mechanically & Electro-magnetically Unstable]. ஆனால் மாக்ஸ் பிளான்க், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன், மற்ற விஞ்ஞானிகளும் விருத்தி செய்யும் “குவாண்டம் நியதியை” நீல்ஸ் போஹ்ர் உட்புகுத்தி அணுக்கருவின் “நிலைப்பாடை” வடித்துக் காண்பித்தார்.
Fig. 4
Thompson’s Cathode Ray
Tube

பூர்வீகப் பௌதிக [Classical Physics] விதிப்பாடிலிருந்து விலகி, நீல்ஸ் போஹ்ர் ஒரு புதிய கோட்பாடை ஆக்கினார்: “எந்த ஓர் அணுவும் குறிப்பிட்ட ஓரளவு சக்தியை கொண்டுதான், தனிப்பட்ட நிலைப்பாடுகளில் நிலவி வருகிறது.” [Any atom could exist only in a discrete set of stable or stationary states by a definite value of its energy]. இதுவே போஹ்ர் அணு உள்ளமைப்பு மாடல் என்றும் கூறப்படுவது.

போஹ்ர் விளக்கிய அணுவின் குவாண்டம் நியதி இதுதான். ஹைடிரஜன் அணு வெளிவிடும் ஒளிப்பட்டைக் கோடுகளுக்கு [Series of Lines observed in the Spectrum of Light emitted by Atomic Hydrogen] அந்த நியதி விளக்கம் கூறியது. அந்த ஒளிப்பட்டைக் கோடுகளின் அதிர்வுகளை [Frequencies] வெகு துல்லியமாக அந்த நியதி மூலம் கணித்துக் காட்டினார். அந்த அதிர்வுகளை அணுவின் எலெக்டிரான் மின்கொடை, திணிவு மூலமாகக் கணித்தார் [In terms of the charge & mass of the Electron]. அவற்றை எடுத்துக் காட்ட போஹ்ர் கூறியது: அணு தனது நிலைப்பாடில் உள்ளபோது எலெக்டிரான் கதிர்வீச்சு வெளியாக்குவதில்லை. எலெக்டிரான் ஒரு நிலைப்பாடிலிருந்து அடுத்த நிலைக்கு மாறும் போதுதான், கதிர்வீச்சை உமிழ்கிறது.

(தொடரும்)
++++++++
தகவல்:

1. The World of Science, The Paragon Publishing, UK (2006)

2. The Biographical Dictionary of Scientists By: David Abbott. Ph.D. (1984)

3. Encyclopaedia of Britannica (1978)

4. Britannica Concise Encyclopedia (2003)

+++++++++

S. Jayabarathan [jayabarat@tnt21.com (Feb 1, 2007)]