அணு இயற்பியல்

அணு இயற்பியல், அணுவின் அமைப்பு, அதன் ஆற்றல் நிலைகள் மற்றும் பிற துகள்கள் மற்றும் மின்சார மற்றும் காந்தப்புலங்களுடனான அதன் தொடர்புகள் பற்றிய அறிவியல் ஆய்வு. நவீன இயற்பியலின் மூலக்கல்லுகளில் ஒன்றான குவாண்டம் இயக்கவியலின் அற்புதமான வெற்றிகரமான பயன்பாடாக அணு இயற்பியல் நிரூபிக்கப்பட்டுள்ளது.

பூமி, காற்று, நெருப்பு மற்றும் நீர் ஆகியவை ப world தீக உலகம் கட்டமைக்கப்பட்ட அடிப்படைக் கூறுகளை உருவாக்கக்கூடும் என்று ஊகித்த பண்டைய கிரேக்கர்களிடமிருந்து இந்த பொருள் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகளால் ஆனது என்ற கருத்து உள்ளது. பொருளின் இறுதித் தன்மை பற்றிய பல்வேறு சிந்தனைப் பள்ளிகளையும் அவர்கள் உருவாக்கினர். 440 பி.சி. பற்றி மிலேட்டஸின் பண்டைய கிரேக்கர்கள் லூசிபஸ் மற்றும் த்ரேஸின் டெமோகிரிட்டஸ் ஆகியோரால் நிறுவப்பட்ட அணுசக்தி பள்ளி மிகவும் குறிப்பிடத்தக்கதாகும். முற்றிலும் தத்துவ காரணங்களுக்காகவும், சோதனைச் சான்றுகளின் பயன் இல்லாமல், விஷயம் பிரிக்க முடியாத மற்றும் அழிக்கமுடியாத அணுக்களைக் கொண்டுள்ளது என்ற கருத்தை அவர்கள் உருவாக்கினர். அணுக்கள் சுற்றியுள்ள வெற்றிடத்தின் மூலம் இடைவிடாத இயக்கத்தில் உள்ளன மற்றும் பில்லியர்ட் பந்துகளைப் போல ஒன்றோடு ஒன்று மோதுகின்றன, இது வாயுக்களின் நவீன இயக்கவியல் கோட்பாட்டைப் போன்றது. இருப்பினும், அணுக்களுக்கு இடையில் ஒரு வெற்றிடத்தின் (அல்லது வெற்றிடத்தின்) அவசியம் புதிய கேள்விகளை எழுப்பியது, அவை எளிதில் பதிலளிக்க முடியவில்லை. இந்த காரணத்திற்காக, அணுசக்தி படம் அரிஸ்டாட்டில் மற்றும் ஏதெனியன் பள்ளியால் நிராகரிக்கப்பட்டது, விஷயம் தொடர்ச்சியானது என்ற கருத்துக்கு ஆதரவாக. ஆயினும்கூட இந்த யோசனை நீடித்தது, மேலும் இது 400 ஆண்டுகளுக்குப் பிறகு ரோமானிய கவிஞர் லுக்ரெடியஸின் எழுத்துக்களில், டி ரெரம் நேச்சுரா (ஆன் தி நேச்சர் ஆஃப் திங்ஸ்) என்ற படைப்பில் மீண்டும் தோன்றியது.

17 ஆம் நூற்றாண்டு வரை சிறிய துகள்களால் விஷயம் உருவாக்கப்படலாம் என்ற கருத்தை முன்வைக்க இன்னும் கொஞ்சம் செய்யப்பட்டது. ஆங்கில இயற்பியலாளர் ஐசக் நியூட்டன், தனது பிரின்சிபியா கணிதவியல் (1687) இல், அழுத்தத்தின் விளைபொருளும் ஒரு வாயுவின் அளவும் ஒரே வெப்பநிலையில் நிலையானது என்று கூறும் பாயலின் சட்டம், வாயு என்று ஒருவர் கருதினால் விளக்க முடியும் துகள்கள் கொண்டது. 1808 ஆம் ஆண்டில் ஆங்கில வேதியியலாளர் ஜான் டால்டன் ஒவ்வொரு தனிமமும் ஒரே மாதிரியான அணுக்களைக் கொண்டிருப்பதாக பரிந்துரைத்தார், மேலும் 1811 ஆம் ஆண்டில் இத்தாலிய இயற்பியலாளர் அமெடியோ அவோகாட்ரோ தனிமங்களின் துகள்கள் இரண்டு அல்லது அதற்கு மேற்பட்ட அணுக்களை ஒன்றாகக் கொண்டிருக்கக்கூடும் என்று கருதுகிறார். அவோகாட்ரோ அத்தகைய கூட்டு மூலக்கூறுகள் என்று அழைத்தார், மேலும், சோதனை வேலைகளின் அடிப்படையில், ஹைட்ரஜன் அல்லது ஆக்ஸிஜனின் வாயுவில் உள்ள மூலக்கூறுகள் ஜோடி அணுக்களிலிருந்து உருவாகின்றன என்று அவர் கருதினார்.

19 ஆம் நூற்றாண்டின் போது, ​​குறிப்பிட்ட எண்ணிக்கையிலான தனிமங்களின் யோசனையை உருவாக்கியது, ஒவ்வொன்றும் ஒரு குறிப்பிட்ட வகை அணுவைக் கொண்டது, அவை வேதியியல் சேர்மங்களை உருவாக்குவதற்கு கிட்டத்தட்ட வரம்பற்ற வழிகளில் ஒன்றிணைக்கக்கூடும். நூற்றாண்டின் நடுப்பகுதியில், வாயுக்களின் இயக்கவியல் கோட்பாடு அணு மற்றும் மூலக்கூறு துகள்களின் இயக்கங்களுக்கு ஒரு வாயுவின் அழுத்தம் மற்றும் பாகுத்தன்மை போன்ற நிகழ்வுகளை வெற்றிகரமாக காரணம் காட்டியது. 1895 வாக்கில், வேதியியல் சான்றுகளின் வளர்ந்து வரும் எடை மற்றும் இயக்கவியல் கோட்பாட்டின் வெற்றி அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள் உண்மையானவை என்பதில் சந்தேகம் இல்லை.

இருப்பினும், அணுவின் உள் கட்டமைப்பு 20 ஆம் நூற்றாண்டின் முற்பகுதியில் பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் எர்னஸ்ட் ரதர்ஃபோர்டு மற்றும் அவரது மாணவர்களின் பணிகளால் மட்டுமே தெளிவாகியது. ரதர்ஃபோர்டின் முயற்சிகள் வரை, அணுவின் பிரபலமான மாதிரியானது "பிளம்-புட்டு" மாதிரி என்று அழைக்கப்படுகிறது, இது ஆங்கில இயற்பியலாளர் ஜோசப் ஜான் தாம்சன் பரிந்துரைத்தது, ஒவ்வொரு அணுவிலும் ஒரு ஜெல்லில் பதிக்கப்பட்ட பல எலக்ட்ரான்கள் (பிளம்ஸ்) உள்ளன நேர்மறை கட்டணம் (புட்டு); எலக்ட்ரான்களின் மொத்த எதிர்மறை கட்டணம் மொத்த நேர்மறை கட்டணத்தை சரியாக சமன் செய்கிறது, இது மின்சாரம் நடுநிலையான ஒரு அணுவை அளிக்கிறது. ரதர்ஃபோர்ட் தாம்சனின் மாதிரியை சவால் செய்யும் தொடர்ச்சியான சிதறல் சோதனைகளை நடத்தினார். ஆல்பா துகள்களின் ஒரு கற்றை (அவை இப்போது ஹீலியம் கருக்கள் என்று அறியப்படுகின்றன) ஒரு மெல்லிய தங்கப் படலத்தைத் தாக்கியபோது, ​​சில துகள்கள் பின்னோக்கி திசை திருப்பப்படுவதை ரதர்ஃபோர்ட் கவனித்தார். இத்தகைய பெரிய விலகல்கள் பிளம்-புட்டு மாதிரியுடன் முரணாக இருந்தன.

இந்த வேலை ரதர்ஃபோர்டின் அணு மாதிரிக்கு வழிவகுத்தது, இதில் நேர்மறை சார்ஜ் கொண்ட ஒரு கனமான கரு ஒளி ஒளி எலக்ட்ரான்களின் மேகத்தால் சூழப்பட்டுள்ளது. கரு நேர்மறையாக சார்ஜ் செய்யப்பட்ட புரோட்டான்கள் மற்றும் மின்சார நடுநிலை நியூட்ரான்களால் ஆனது, அவை ஒவ்வொன்றும் எலக்ட்ரானை விட சுமார் 1,836 மடங்கு பெரியவை. அணுக்கள் மிகவும் நிமிடம் என்பதால், அவற்றின் பண்புகள் மறைமுக சோதனை நுட்பங்களால் ஊகிக்கப்பட வேண்டும். இவற்றில் முதன்மையானது ஸ்பெக்ட்ரோஸ்கோபி ஆகும், இது ஒரு ஆற்றல் நிலையிலிருந்து மற்றொன்றுக்கு மாற்றங்களுக்கு உட்படும் போது அணுக்கள் உமிழும் அல்லது உறிஞ்சப்படும் மின்காந்த கதிர்வீச்சை அளவிடுவதற்கும் விளக்குவதற்கும் பயன்படுகிறது. ஒவ்வொரு வேதியியல் தனிமமும் தனித்துவமான அலைநீளங்களில் ஆற்றலை வெளிப்படுத்துகின்றன, அவை அவற்றின் அணு அமைப்பை பிரதிபலிக்கின்றன. அலை இயக்கவியலின் நடைமுறைகள் மூலம், பல்வேறு ஆற்றல் நிலைகளில் உள்ள அணுக்களின் ஆற்றல்கள் மற்றும் அவை வெளியிடும் சிறப்பியல்பு அலைநீளங்கள் சில அடிப்படை இயற்பியல் மாறிலிகளிலிருந்து கணக்கிடப்படலாம்-அதாவது எலக்ட்ரான் நிறை மற்றும் கட்டணம், ஒளியின் வேகம் மற்றும் பிளாங்கின் மாறிலி. இந்த அடிப்படை மாறிலிகளின் அடிப்படையில், குவாண்டம் இயக்கவியலின் எண்ணியல் கணிப்புகள் வெவ்வேறு அணுக்களின் கவனிக்கப்பட்ட பெரும்பாலான பண்புகளுக்குக் காரணமாக இருக்கலாம். குறிப்பாக, குவாண்டம் இயக்கவியல் கால அட்டவணையில் உள்ள தனிமங்களின் ஒழுங்கமைப்பைப் பற்றிய ஆழமான புரிதலை வழங்குகிறது, எடுத்துக்காட்டாக, அட்டவணையின் ஒரே நெடுவரிசையில் உள்ள கூறுகள் ஒத்த பண்புகளைக் கொண்டிருக்க வேண்டும் என்பதைக் காட்டுகிறது.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், ஒளிக்கதிர்களின் சக்தியும் துல்லியமும் அணு இயற்பியல் துறையில் புரட்சியை ஏற்படுத்தியுள்ளன. ஒருபுறம், ஒளிக்கதிர்கள் அணுக்களின் சிறப்பியல்பு அலைநீளங்களை அளவிடக்கூடிய துல்லியத்தை வியத்தகு முறையில் அதிகரித்துள்ளன. எடுத்துக்காட்டாக, நேரம் மற்றும் அதிர்வெண்ணின் நவீன தரநிலைகள் அணு சீசியத்தில் மாற்றம் அதிர்வெண்களின் அளவீடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டவை (அணு கடிகாரத்தைப் பார்க்கவும்), மற்றும் மீட்டரின் நீளம் ஒரு அலகு என வரையறை இப்போது ஒளியின் திசைவேகத்தின் மூலம் அதிர்வெண் அளவீடுகளுடன் தொடர்புடையது. கூடுதலாக, மின்காந்த பொறிகளில் தனிப்பட்ட அணுக்களை தனிமைப்படுத்துவதற்கும் முழுமையான பூஜ்ஜியத்திற்கு அருகில் குளிர்விப்பதற்கும் லேசர்கள் முற்றிலும் புதிய தொழில்நுட்பங்களை சாத்தியமாக்கியுள்ளன. அணுக்கள் பொறியில் ஓய்வெடுக்க முக்கியமாக கொண்டு வரப்படும்போது, ​​அவை ஒரு குவாண்டம் இயந்திர கட்ட மாற்றத்திற்கு உட்பட்டு போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம் எனப்படும் ஒரு சூப்பர் ஃப்ளூயிட்டை உருவாக்குகின்றன, அதே நேரத்தில் நீர்த்த வாயுவின் வடிவத்தில் மீதமுள்ளன. இந்த புதிய நிலையில், அனைத்து அணுக்களும் ஒரே ஒத்திசைவான குவாண்டம் நிலையில் உள்ளன. இதன் விளைவாக, அணுக்கள் அவற்றின் தனிப்பட்ட அடையாளங்களை இழக்கின்றன, மேலும் அவற்றின் குவாண்டம் இயந்திர அலை போன்ற பண்புகள் ஆதிக்கம் செலுத்துகின்றன. முழு மின்தேக்கி வெளிப்புற தாக்கங்களுக்கு தனிப்பட்ட அணுக்களின் தொகுப்பாக இல்லாமல் ஒரு ஒத்திசைவான நிறுவனமாக (மீன் பள்ளி போன்றது) பதிலளிக்கிறது. ஒரு வழக்கமான லேசரில் உள்ள ஃபோட்டான்களின் ஒத்திசைவான கற்றைக்கு ஒத்த ஒரு “அணு லேசர்” உருவாவதற்கு அணுக்களின் ஒத்திசைவான கற்றை பொறியில் இருந்து பிரித்தெடுக்கப்படலாம் என்று சமீபத்திய படைப்புகள் காட்டுகின்றன. அணு லேசர் இன்னும் வளர்ச்சியின் ஆரம்ப கட்டத்தில் உள்ளது, ஆனால் மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக் மற்றும் பிற நானோ அளவிலான சாதனங்களைத் தயாரிப்பதற்கான எதிர்கால தொழில்நுட்பங்களின் முக்கிய அங்கமாக இது திகழ்கிறது.