மின்சாரம் எதனால் ஆனது? 10

நவம்பர்

மின்சாரம் என்பது ஒரு விசைதான் என்பதையும், நடைமுறையில் பெருமளவில் எவ்வாறு அது உற்பத்தி செய்யப்பட்டு நமது வீடுகளுக்கு விநியோகிக்கப்படுகிறது என்பதையும், இந்த மின்விசையின் இரண்டு வேறுபட்ட வகையினையும், அவற்றின் பண்பு வேறுபாடுகளையும் சற்று விரிவாகச் சென்ற கட்டுரைகளில் பார்த்து வந்தோம்.

இந்த மின்விசையினை கடத்திச் செல்வது எலக்ட்ரான் என்பதை அறிந்த நாம், அந்த எலக்ட்ரானின் பண்புகளைப் பற்றி சற்று விரிவாக அறிந்தால் மட்டுமே மின்விசையினை இன்னும் ஆழமாகப் புரிந்துகொள்ள முடியும். ஏனெனில், மின்விசையினை கடத்திச் செல்லும் எலக்ட்ரானின் பண்பும், மின்விசையின் பண்பும் ஒருசேர வெளிப்படுவதால், இந்த எலக்ட்ரானின் பல்வேறு பண்புகளை தெளிவாக அறிவது மின்விசையினைப் பற்றி அறிந்துகொள்ள விரும்புபவர்களுக்கு இன்றியமையாத ஒன்றாக இருக்கிறது.

ஆகவே, இந்த எலக்ட்ரான்களின் பூர்வீகத்தைப்பற்றி இனிவரும் கட்டுரைகளில் சற்று விரிவாக பார்ப்போம்.

இவ்வுலகம் எதனால் ஆனது? அதாவது இவ்வுலகிலுள்ள பருப்பொருட்களெல்லாம் எதனால் உருவாக்கப்பட்டுள்ளன என்பதை அறிய விரும்பிய விஞ்ஞானிகள், ஒரு கல்லை எடுத்து உடைத்துப் பார்த்தனர். மண்துகள் கிடைத்தது. அந்த மண் துகளையும் நன்கு உடைத்தனர்.

பவுடர் போன்ற காற்றில் மிதக்கக்கூடிய துகள்கள் கிடைத்தன. ஆனால், அதையும் நன்கு அரைத்து உடைத்து
1 மைக்ரானில் பத்தாயிரத்தில் ஒரு பகுதியாக்கிப் பார்த்தனர். அதாவது நம் தலைமுடியின் தடிமனைக் காட்டிலும் இலட்சத்தில் ஒரு பகுதி சிறியதாக்கிப் பார்த்தனர். அவ்வாறு பகுத்துப் பார்த்தபோது, மேலும் பகுக்க இயலாத அடிப்படை மூலக்கூறு ஒன்று கிடைத்தது. ‘மேலும் பகுக்க இயலாதது’ எனப் பொருள்படும் ‘அணு’ என்ற பெயரினை அதற்கு வைத்தனர். இவ்வுலகில் உள்ள அனைத்துப் பொருட்களும் அணுக்கள் எனப்படும் இந்த அடிப்படை மூலப்பொருட்களால்தான் கட்டுமானம் செய்யப்பட்டுள்ளன.

கட்டிடங்கள் அனைத்தும் செங்கற்களைக் கொண்டு கட்டப்பட்டுள்ளன அல்லவா? அதேபோன்றுதான் இவ்வுலகில் ஏன் இப்பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அனைத்துமே அணுக்கள் எனப்படும் இந்த மூலப்பொருட்களைக் கொண்டு கட்டப்பட்டுள்ளன. செங்கற்கள் என்றால் அதில் பலவகை உள்ளன அல்லவா… அதேபோன்று இந்த அணுக்களிலும் கிட்டத்தட்ட 89 வகைகள் உள்ளன.

இதில் ஆச்சரியமான விசயம் என்னவென்றால், உலகிலுள்ள அனைத்துமே… அது உயிரற்ற ஜடப் பொருளானாலும் சரி, உயிருள்ள விலங்குகள் ஆனாலும் சரி… ஏன் மனிதர்கள்கூட இந்த 89 வகை அணுக்களால்தான் உருவாக்கப்பட்டுள்ளோம்…

எடுத்துக்காட்டாக, பாறை என்பது சிலிகா அணுக்கள், அலுமினியம் அணுக்கள் மற்றும் சிறிதளவில் சோடியம் மற்றும் நைட்ரஜன் அணுக்களால் ஆன கலவை. அதேபோன்று, சோடியம் அணுக்கள், பொட்டாசியம் அணுக்கள், கால்சியம் அணுக்கள் மற்றும் பல கரிம அணுக்களால் ஆன கலவைதான் மனிதர்கள்… இதுபோன்று, இவ்வுலகிலுள்ள அனைத்துப் பொருள்களின் மூல அடிப்படை கட்டுமானப் பொருள் இந்த அணுக்கள்தான்.

19ஆம் நூற்றாண்டு வரையில், இந்த அணுக்கள்தான் மிகச்சிறிய அடிப்படை மூலப்பொருள்… இதை விடவும் சிறிய மூலப்பொருள் ஒன்று இருக்க முடியாது என்று விஞ்ஞானிகளால் நம்பப்பட்டு வந்தது. ஆனால், முதல்முறையாக 1911ஆம் ஆண்டு, ரூதர்ஃபோர்டு என்ற விஞ்ஞானி, அணுவிற்குள்ளும் பல அடிப்படை மூலப்பொருள்கள் உள்ளன. ஆகவே, இந்த அணு என்பது அடிப்படைக் கட்டுமானப் பொருள் அல்ல. அதை விடவும் சிறிய மூலப்பொருள் ஒன்று உள்ளது என்பதைக் கண்டறிந்தார்.

இந்த அணுவிற்குள் என்ன இருக்கிறது என்பதை அறிய முயன்ற ரூதர்ஃபோர்டு, மேலும் பகுக்க முடியாத இந்த அணுவிற்குள் இருக்கும் உள்பொருளைக் கண்டறிய வேறு சில வழிகளைக் கையாண்டார். அதன் முடிவில், அணுக்களின் மிகப் பெரும்பகுதி ‘வெற்றிடமாக’ உள்ளது எனவும், அணுக்களின் நிறையானது அதன் மையப்பகுதியில் மட்டுமே உள்ளது எனவும் கண்டறிந்தார்.

மேலும், அணுவானது ஒரு விந்தையான வடிவத்தைப் பெற்றுள்ளது எனவும் அறிவித்தார். அதாவது அணுவிற்குள்ளே அதன் மையப் பகுதியில் நிறையுடன் கூடிய ஒரு மூலத் துகளும் அதைச் சுற்றி ‘எலக்ட்ரான்’ எனப்படும் சிறு சிறு துகள்களும் சுற்றி வருவதாக கூறினார்.

ஆகவே, மையத்தில் பருப்பொருட்கள் நிறைந்த ஓர் உட்கருவும், அதனைச் சுற்றி வலம் வந்து கொண்டிருக்கும் எலக்ட்ரான்களும், இரண்டிற்கும் இடையே வெற்றிடமும் கூடிய ஓர் அமைப்புதான் அணு என்று அவர் அறிவித்தார். இதில் ஆச்சரியமான விசயம் என்னவென்றால், அணுவின் மிகப் பெரும்பான்மையான பகுதி வெற்றிடமாக இருப்பதுதான்.

அந்த வெற்றிடம் எந்த அளவிற்கு என்றால், ஒரு கிரிக்கெட் மைதானத்தின் மையத்தில் ஒரு பந்தை வைத்தால், மையத்திலிருக்கும் அந்த பந்துதான் அணுவின் உட்கரு. கிரிக்கெட் மைதானத்தைச் சுற்றியுள்ள எல்லைக்கோட்டில்தான் எலக்ட்ரான்கள் சுற்றி வருகின்றன. இரண்டிற்கும் இடைப்பட்ட மற்ற பகுதிகள் அனைத்தும் வெற்றிடம்தான்.

இதைக் கேள்விப்பட்ட அனைத்து விஞ்ஞானிகளும் ஆச்சரியத்தில் ஆழ்ந்தனர். ஏனெனில், நாம் அன்றாடம் பார்க்கும் அனைத்துப் பொருட்களும், ஏன் நாமும் கூட இவ்வாறு ஒரு விந்தையான அமைப்பைக் கொண்டுள்ள அடிப்படை துகள்களால்தான் உருவாகியுள்ளோம். இதை முதலில் ஏற்றுக் கொள்வதற்குச் சற்றுத் தயங்கினாலும் பின் இந்த அணுக்களைப் பற்றிய ஆராய்ச்சி, உலகம் முழுவதும் மிகத் தீவிரமாகத் துவங்கியது. அடுத்தடுத்த இந்த விந்தையான அணுத் துகள்களைப் பற்றிய பல புதிய தகவல்கள் வெளிவந்தவண்ணம் இருந்தன.

உட்கருவினைச் சுற்றி வலம் வந்து கொண்டிருக்கும் இந்த எலக்ட்ரான்கள்தான் நாம் நடைமுறையில் பயன்படுத்திக் கொண்டிருக்கும் மின்விசைக்கு மிக முக்கிய காரணமாக அமைகின்றன. ஆகவே, இந்த எலக்ட்ரான்களை பற்றி விரிவாக அடுத்த கட்டுரையில் பார்க்கலாம்.