கடந்த தொடரில் X கதிர்கள் தொடர்பாகவும், x கதிரினை வெளியிடும் தனிமங்களின் முக்கியத்துவம் மற்றும் சுயமாக ஒளிரும் ரேடியம் தொடர்பிலும் பார்த்தோம். அதற்கான இணைப்பு –

Atomic Nucleus : Part 6

எலெக்ட்ரிக் சார்ஜ் குறித்து தொம்சன் ஆய்ந்து வந்த அதே நேரம் கதிர்வீச்சு தொடர்பில் முக்கிய கண்டுபிடிப்புக்களை ரதர்போர்டு நிகழ்த்தினார். நவீன கருவிகள் கண்டுபிடிக்கப் பட முன்பே கதிர்வீச்சில் இரு வகைகளை அவர் கண்டறிந்தார். மிக அதிக அயனியாக்க (Ionizing) தன்மை கொண்டதும் மிக இலகுவாக மெல்லிய அடுக்கு பேப்பரினால் கூட உறிஞ்சப் படக் கூடியதுமான கதிரினை α அல்பா கதிர் என அவர் வகைப் படுத்தினார்.

இந்த பேப்பரைத் தாண்டியும் ஊடுருவி அலுமினியம் தகட்டினால் தடுக்கப் படக் கூடிய வலிமையான கதிர் β பீட்டா கதிர் என்றும், அலுமினியத் தகட்டையும் ஊடுருவி தடிமனான ஈயத் (Lead) தகட்டினால் உறிஞ்சப் படக் கூடிய மிக வலிமையான கதிர் γ காமா கதிர் என்றும் பின்னாளில் வகைப் படுத்தப் பட்டது.

இப்பரிசோதனையின் பின்னர் கதிர்வீச்சு தொடர்பாக மிக ஆச்சரியமானதும் குழப்பமானதுமான தனது கருத்தை வெளியிட்டார். ஒரு தனிமத்தின் கதிர்வீச்சு என்னதான் பலம் மிக்கதாக இருந்தாலும் அது தற்போது வெளிப்படுத்தும் கதிர்வீச்சின் 1/2 பங்கை உடனே வெளியிடுவதில்லை. தனது அரை வாழ்நாள் (Half-Life) என் இடைவெளி எடுத்துக் கொண்டே மிச்சத்தை வெளியிடுகின்றது. இரு அரை வாழ் நாட்களுக்குப் பின் கதிர்வீச்சுக்காக வெறும் 1/4 பங்கு பதார்த்தமே எஞ்சியிருக்கும். 

அதிவேகச் சிதைவு (Exponential Decay) என அறியப்படும் இந்நிகழ்வு அணுக்களின் குவாண்டம் இயற்பியல் தன்மையுடன் இணைந்து அறியப் படுகின்றது. இந்த கண்டுபிடிப்புக்களுக்காக ரதர்போர்டுக்கும் வேதியியலுக்கான நோபல் பரிசு வழங்கப் பட்டது.

இரசாயனவியலில் அடிப்படைத் தூண்கள் மூலகங்கள் ஆகும். எம்மைச் சுற்றிலும் அமைந்திருக்கும் அனைத்துப் பருப் பொருட்களும் பெரும்பாலும் கார்பன், ஆக்ஸிஜன், ஹைட்ரஜன் மற்றும் நைட்ரஜன் ஆகிய மூலகங்களின் பல்வேறு விதமான சேர்க்கைகளாகும். 20 ஆம் நூற்றாண்டு வரை ஒரு மூலகத்தை அல்லது அணுவை இன்னொரு அணுவாகவோ அல்லது மூலகமாகவொ மாற்ற முடியாது என்ற நம்பிக்கை நிலவியது. உதாரணமாக கார்பன் அணுக்கள் கார்பனாகவே இருக்கும். அயர்ன் அணுக்கள் அயர்னாகவே இருக்கும். ஈயத்தில் இருந்து கோல்டு பெறப்பட முடியாது. (ஆனால் சமீபத்தில் சேர்ன் அணுவாராய்ச்சி நிலையத்தில் ஈயத்தில் இருந்து கோல்ட் பெறப்பட்டு இந்த கருதுகோளை இல்லாமல் செய்தது.)

ஆனால் கதிர்வீச்சின் மூலம் ஒரு மூலகம் குறிப்பிட்ட காலத்துக்குப் பின்னர் இன்னொரு மூலகமாக மாற முடியும் எனப் பரிசோதனைகளில் நிரூபணமானது. இதன் மூலம் 3 ஆவது வகை கதிர்வீச்சான γ காமா கதிர்வீச்சின் கண்டுபிடிப்புக்கும் வழி வகுக்கப் பட்டது.

ஆல்பா மற்றும் பீட்டா கதிர்களின் கண்டுபிடிப்புக்களுக்குப் பின்னர் அவற்றின் இயற்கையை அறிவதில் பௌதிகவியலாளர்கள் முனைப்புடன் செயற்பட்டனர். இதில் பீட்டா கதிர்களை விளக்குவது இலகுவானதாக இருந்தது. பீட்டா கதிர்கள் வலிமையான காந்தப் புலத்தில் இலகுவில் திசை திருப்பப் படக் கூடியதும் இது அவை எலெக்ட்ரிக்கல் சார்ஜ் இனை உடையவையாக இருப்பதும் அறியப் பட்டது. அணுக்களை விட 1000 மடங்கு எடை குறைந்தவையாக கணிக்கப் பட்ட பீட்டா கதிர்கள் பின்னதாக எலெக்ட்ரான்களாக பிரகடனப் படுத்தப் பட்டன.

இதேவேளை ஆல்பா கதிர்களின் இயற்கையை விளக்குவது சற்றுக் கடினமாகும். இவையும் நிச்சயம் எலெக்ட்ரிக்கல் சார்ஜ் கொண்டவை தான். ஆனால் காந்தப் புலத்தினால் திசை திருப்பப் படுமளவுக்கு இலகுவானதாக அல்லாது கடினமாக உள்ளன. இதனால் இக்கதிர்கள் எலெக்ட்ரான்களை விட அதிக திணிவைக் கொண்டதாக இருக்க வேண்டும். இந்த ஆல்பா துணிக்கைகள் ஹீலியம் அணுக்கள் ஆகும் என ரதர்போர்டு பின்னாளில் கண்டுபிடித்தார்.

தாம் கொண்டிருக்கும் எலெக்ட்ரான்களில் சிலவற்றை இழந்த காரணத்தினால் இந்த ஆல்பா கதிர்கள் அல்லது ஹீலியம் துணிக்கைகள் நேர் ஆற்றலை (Positive Charge) இனைக் கொண்டுள்ளன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

அடுத்தாக கதிர்வீச்சை அடிப்படையாகக் கொண்டு பூமியின் வயதைக் கண்டு பிடிப்பதில் உள்ள மர்மத்தைக் குறித்துப் பார்ப்போம். ஆல்பா துணிக்கைகள் யாவும் ஹீலியம் அணுக்கள் என்பதால் பூமியில் உள்ள பாறைகளின் வயதைத் தன்னால் இலகுவாகக் கணிக்க முடியும் என 1905 ஆமாண்டு ரதர்போர்டு தெரிவித்திருந்தார்.

பூமியில் உள்ள பழமையானா பாறைகள் பொதுவாக கதிர்வீசும் யுரேனியம் அணுவின் குறைந்தளவு விகிதத்தைக் கொண்டிருக்கும். இந்த யுரேனியம் வெளியிடும் கதிர்வீச்சில் சில ஹீலியம் அயனிகளை அதாவது ஆல்பா கதிரை அது இயற்கையாகவே வெளியிட்டு இன்னொரு தனிமமாக மாறும். இந்த ஹீலியம் அயனிகள் மிக விரைவாக தமது இழந்த எலெக்ட்ரானைப் பெற்று நடுநிலை ஹீலியமாக மாறி பாறைகளில் பதிந்து விடும். இந்த பாறை மாதிரிகள் (Minerals) ஆய்வகத்தில் சோதிக்கப் படும் போது எந்தளவு நடுநிலை ஹீலியம்கள் உள்ளன என்பது கணிக்கப் படும். இதன் மூலம் அதன் அயனாக்க வயதை அறிய முடியும்.

அதாவது ஒரு பாறையில் இருக்கக் கூடிய ஹூலியம் பதார்த்தத்தின் அளவு மூலம் அதன் உருவாக்க வயதை அறிய முடியும் என்றார் ரதர்போர்டு. மேலும் சில பாறைகளில் இருக்கக் கூடிய யுரேனியம் மற்றும் ஈயத்தின் அளவைக் கருத்தில் கொள்ளும் போதும் யுரேனியம் கதிர்வீசத் தொடங்கியதில் இருந்து குறித்த பாறையில் ஏனைய மூலகங்களுடனான உருமாற்றம் குறித்தும் கற்க முடியும் என்றும் அறியப் பட்டது.

எமது நீல நிறக் கிரகமான பூமி கிட்டத்தட்ட 4.5 பில்லியன் வருடங்களுக்கு முன்பு உருவான போது அதன் மையத்தில் அணுச்சிதைவு (Nuclear Decay) நிகழ்ந்திருக்கா விட்டால் வெகு காலத்த்துக்கு முன்னமே அது ஒரு திண்ம பந்தாக மாறியிருக்கும். பூமியில் நிலக்கீழ் தகடுகள் (Plate tectonics), எரிமலைகள் மற்றும் நிலநடுக்கங்கள் இல்லாத ஒரு நிலையில் அது இருந்திருக்கும். ஆனால் உயிரினங்களின் தோற்றம் நிகழ்ந்திருக்குமா என்பது சந்தேகமே?

கண்ணுக்குத் தெரியாத ஆல்பா, பீட்டா மற்றும் காமா கதிர்கள் பற்றிய மேலதிக விபரங்களுடன் அடுத்த தொடரில் சந்திப்போம்.

தகவல் – Nucleus A Trip Into the Heart of Matter