10:49 AM
യുഗശില്‍പി കലയന്താനി
ഈവര്‍ഷം അന്താരാഷ്ട്ര രസതന്ത്രവര്‍ഷമായി ലോകമെമ്പാടും ആചരിക്കുന്നു. മേരിക്യൂറിക്ക് രസതന്ത്രത്തില്‍ നൊബേല്‍ സമ്മാനം കിട്ടിയതിന്‍റെ (1911) നൂറാം വാര്‍ഷികമായതിനാലാണ് 2011 രസതന്ത്ര വര്‍ഷമായി ആചരിക്കുന്നത്. 2005, അന്താരാഷ്ട്ര ഭൗതിക വര്‍ഷമായിരുന്നു (ഫിസിക്സ് ഇയര്‍). ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ ആപേക്ഷിക സിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടു വച്ചതിന്‍റെ (1905) നൂറാം വര്‍ഷമായതുകൊണ്ടായിരുന്നു അന്ന് ഇന്‍റര്‍നാഷണല്‍ ഇയര്‍ ഒഫ് ഫിസിക്സ് ആയി ആചരിക്കാന്‍ ശാസ്ത്ര സംഘടനകള്‍ തീരുമാനിച്ചത്.
കണാദന്‍ മുതല്‍ ഡാള്‍ട്ടന്‍ വരെ
പദാര്‍ഥത്തിന്‍റെ ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള സങ്കല്‍പ്പത്തിന് 2500 വര്‍ഷത്തോളം പഴക്കമുണ്ട്. ബിസി ആറാം നൂറ്റാണ്ടിനു മുമ്പാണ് കണാദന്‍റെ കാലഘട്ടം. ഈ പ്രപഞ്ചം മുഴുവന്‍ കണങ്ങള്‍കൊണ്ട് സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നു വാദിച്ച ഈ ഭാരതീയ ദാര്‍ശനികനെ കണാദന്‍ എന്നു വിളിച്ചു. പില്‍ക്കാലത്തെ പരമാണു (ആറ്റം) ഗവേഷണത്തിന്‍റെ മുന്നോടിയായി കണാദ സിദ്ധാന്തം ഗണിക്കപ്പെടുന്നു. രൂപരഹിതമായ കണം എന്ന സൂക്ഷ്മ വസ്തുക്കള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടായവയാണ് എല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളെ ന്നും അവ അനശ്വരങ്ങളെന്നും കണാദന്‍ പഠിപ്പിച്ചു. കണം, അണു, തന്മാത്ര എന്നീ പദങ്ങള്‍ ഇന്നുള്ള അര്‍ഥത്തിലല്ല അന്ന് പ്രയോഗിച്ചിരുന്നത്. ഏതാണ്ട് ഇതേ അഭിപ്രായം തന്നെയായിരുന്നു ഗ്രീക്ക് ചിന്തകനായിരുന്ന ഡെമോക്രാറ്റിസിന്‍റേതും (ബിസി അഞ്ചാം നൂറ്റാണ്ട്). വര്‍ണം, രസം തുടങ്ങിയ ഗുണവിശേഷങ്ങള്‍ ഒന്നുമില്ലാത്ത കണികകളുടെ സംഘാതമാണ് പ്രപഞ്ചമെന്ന് അദ്ദേഹം പ്രസ്താവിച്ചു.
എല്ലാ വസ്തുക്കളുടെയും അടിസ്ഥാനമായ അതിസൂക്ഷ്മ കണികയെ ഗ്രീക്ക് ഭാഷയില്‍ അത്മോസ് (Atmos) എന്നാണ് പറയുന്നത്. വിഭജിക്കാന്‍ പറ്റാത്ത അത്രയും ചെറുത് എന്നാണ് ഈ പദത്തിന്‍റെ അര്‍ഥം. ഈ വാക്കില്‍ നിന്നാണ് ആറ്റം എന്ന പദം രൂപമെടുത്തത്.
ജോണ്‍ ഡാള്‍ട്ടണ്‍ (1766-1844)
ആറ്റം സിദ്ധാത്തെ വെറും താത്വിക ലോകത്തു നിന്നും പിടിച്ചിറക്കി ശാസ്ത്രീ യ പരിവേഷം കൊടുത്തത് ഇംഗ്ലണ്ടുകാരന്‍ ജോണ്‍ ഡാള്‍ട്ടനായിരുന്നു. ഡാള്‍ട്ടന്‍റെ നിരീക്ഷണങ്ങളെ ഇങ്ങനെ ചുരുക്കാം.
പദാര്‍ഥം അവിഭാജ്യങ്ങളായ കണങ്ങള്‍ അടങ്ങിയതാണ്. വിവിധ മൂലകങ്ങള്‍ക്ക് വിവിധതരം ആറ്റം ആണുള്ളത്. കണങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കാനോ നശിപ്പിക്കാനോ കഴിയില്ല, വിവിധ മൂലകങ്ങളുടെ കണങ്ങള്‍ ലഘുഅംശബന്ധത്തില്‍ സംയോജിച്ചാണ് സംയുക്തങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നത്.
രസതന്ത്രത്തിന്‍റെ പിന്നീടുള്ള വളര്‍ച്ച മുഴുവന്‍ ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്‍റെ അടിത്തറയിലായിരുന്നു.
ആറ്റത്തെ ഇനി വിഭജിക്കാനാവില്ല എന്ന ഡാള്‍ട്ടന്‍റെ സിദ്ധാന്തം വളരെ ക്കാലം ചോദ്യം ചെയ്യപ്പെടാതെ നിന്നു. എന്നാല്‍ ഇലക്ട്രോണിന്‍റെ കണ്ടുപിടുത്തത്തോടെ ഡാള്‍ട്ടന്‍റെ ആറ്റം തിയറി ക്ക് ഇളക്കം സംഭവിച്ചു.
ആറ്റമല്ല ആത്യന്തിക കണമെന്നും ആറ്റത്തിനകത്ത് ആറ്റത്തിലും ചെറിയ ആറ്റം അഥവാ കണം ഉണ്ടെന്നും വ്യക്തമായി. ആറ്റത്തിനകത്ത് പ്രകൃതി ഒരു നിഗൂഢലോകത്തെ ഒളിപ്പിച്ചുവച്ചിരിക്കുന്നു എന്നു ശാസ്ത്രലോകത്തിനു ബോധ്യമാകാന്‍ തുടങ്ങി.
ഇലക്ട്രോണിന്‍റെ വരവ്
ഏതാണ്ട് അമ്പതു വര്‍ഷം കൊണ്ടാണ് ഇലക്ട്രോണിന്‍റെ കണ്ടുപിടുത്തം പൂര്‍ത്തിയായത്. ഫാരഡെയുടെ വൈദ്യുതി വിശ്ലേഷണം മുതല്‍ കേംബ്രിഡ്ജിലെ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വ രെ നീളുന്നു ഇത്. തോംസണ്‍ ആണ് ഇലക്ട്രോണിന്‍റെ ചാര്‍ജ് നെഗറ്റിവ് ആണെന്നു കണ്ടുപിടിച്ചത്. 1897ല്‍ ഇലക്ട്രോ ണിന്‍റെ ചാര്‍ജും ദ്രവ്യമാനം തമ്മിലുള്ള അനുപാതവും പ്രൊഫ. തോംസണ്‍ നിര്‍ണയിച്ചു. ജോണ്‍സണ്‍ സ്റ്റോണിയാണ് ഇല ക്ട്രോണ്‍ എന്ന പേരു നല്‍കിയത്, 1891ല്‍.
ആറ്റത്തിന് ന്യൂക്ലിയസുണ്ട്
മധ്യഭാഗത്തൊരു അണുകേന്ദ്രവും (ന്യൂക്ലിയസ്) അതിനു ചുറ്റും ഭ്രമണം ചെയ്യു ന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുമടങ്ങിയതാണ് ആറ്റമെന്ന് ബ്രിട്ടിഷ് ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഏണസ്റ്റ് റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് സിദ്ധാന്തിച്ചത് 1911 ല്‍, കൃത്യം നൂറു വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്കു മുന്‍പ് ആറ്റത്തിന്‍റെ സൗരയൂഥ മാതൃക അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ചു. ആറ്റത്തിന്‍റെ പോസിറ്റിവ് ചാര്‍ജ് ന്യൂക്ലിയസില്‍ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നതായും ആറ്റത്തിന്‍റെ ആകെ വലുപ്പത്തിന്‍റെ പതിനായിര ത്തില്‍ ഒരംശം മാത്രമേ ന്യൂക്ലിയസിനുള്ളുവെന്നും റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് അനുമാനി ച്ചു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ നെഗറ്റീവ് ചാര്‍ജാണ് അവയെ ന്യൂക്ലിയസിനു ചുറ്റും ചലിപ്പിക്കുന്നത്. ന്യൂക്ലിയസില്‍ സംഭവിച്ചിരിക്കുന്ന വന്‍തോതിലുള്ള ഊര്‍ജമാ ണ് റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റിക്ക് കാരണമെന്നും റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് കണ്ടെത്തി. ഫാദര്‍ ഒഫ് ന്യൂക്ലിയര്‍ സയന്‍സ് എന്ന് വിശേഷിപ്പിച്ച് ശാസ്ത്ര ലോകം ഇപ്പോഴും ആദരിക്കുന്നു റുഥര്‍ഫോര്‍ഡിനെ.
ആറ്റത്തിന്‍റെ വലുപ്പം
ആര്‍ക്കും ചിന്തിക്കാന്‍ പോലും സാധിക്കാത്തത്ര ചെറുതാണ് ആറ്റം. പത്ത് ദശലക്ഷം (ഒരു കോടി) ആറ്റങ്ങള്‍ അടുത്തു വച്ചാല്‍ മാത്രമേ ഒരു മില്ലിമീറ്റര്‍ നീളത്തില്‍ ആറ്റം കിട്ടുകയുള്ളൂ. എത്ര ചെറുതാണെങ്കിലും ആറ്റത്തിനുള്ളില്‍ സ്പെയ്സുണ്ട്. ന്യൂക്ലിയസില്‍ നിന്നും വളരെ അകലെയാണ് ഇലക്ട്രോണുകള്‍.
ബോര്‍ മാതൃക
റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍റെ ആറ്റം മോഡലും വലിയ താമസം കൂടാതെ പ്രതിസന്ധി നേരിട്ടു. ജെയിംസ് ക്ലാര്‍ക് മാക്സ്വെല്‍ നടത്തിയ കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളോടെയാണ് കുറച്ചുകൂടി വികസിച്ച ആറ്റം മോഡലിന്‍റെ ആവശ്യകത വന്നത്. റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍റെ മാതൃക ശരിയാണെങ്കില്‍ ന്യൂക്ലിയസിനു ചുറ്റും സ്ഥിതിചെയ്യു ന്ന ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഊര്‍ജ നഷ്ടം വരുത്തുമെന്നും അതിന്‍റെ ഫലമായി അവസാനം ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ന്യൂക്ലിയസില്‍ പതിക്കേണ്ടതാണെന്നും മാക്സ്വെല്‍ ചൂണ്ടിക്കാട്ടി. എന്നാല്‍ അത്തര മൊരു പ്രതിഭാസം നടക്കാത്തതിനാല്‍ റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് മാതൃക സ്വീകാര്യമല്ലെ ന്നും മാക്സ് വെല്‍ തെളിയിച്ചു.
ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിച്ചത് ഡെന്‍മാര്‍ക്കുകാരന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ നീല്‍സ് ബോര്‍ (Niels Bohr)), 1913 ല്‍. മാക്സ് പ്ലാങ്കിന്‍റെ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് ബോര്‍ പുതിയ സിദ്ധാന്തം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ന്യൂക്ലിയസിനു ചുറ്റും ഇലക്ട്രോണുകള്‍ കറങ്ങുന്നത് നിശ്ചിതമായ ഭ്രമണപഥത്തിലാണെന്നും ഓര്‍ബിറ്റ് എന്ന ഈ പഥത്തില്‍ നിലനില്‍ക്കുവോളം ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഊര്‍ജ ത്തിനു മാറ്റമുണ്ടാവില്ലെന്നും ബോര്‍ സമര്‍ഥിച്ചു. ന്യൂക്ലിയസിന്‍റെ ഏറ്റവും അടുത്ത ഓര്‍ബിറ്റ് കെ ഷെല്‍ അടുത്തത് എല്‍ ഷെല്‍, മൂന്നാമത്തേത് എം ഷെല്‍ എന്നറിയപ്പെട്ടു. നീല്‍സ് ബോര്‍ ഈ മാതൃക വയ്ക്കുമ്പോള്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ കണ്ടു പിടിച്ചിരുന്നില്ല. 1920ല്‍ ബ്രിട്ടിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജെയിംസ് ചാഡ്വിക് (James Chadwick) ന്യൂട്രോണ്‍ കണ്ടുപിടിച്ചപ്പോള്‍ ഇതും കൂടി ചേര്‍ത്താണ് പുതിയ മോഡല്‍ രംഗത്തെത്തിയത്. 1935ല്‍ ഊര്‍ജതന്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേല്‍ സമ്മാനം ചാഡ്വിക്കിനെത്തേടിയെത്തി.
മൂലകങ്ങള്‍ എത്ര ?
ഒരു സ്വര്‍ണ ബിസ്ക്കറ്റില്‍ ഒരൊറ്റത്തരം ആറ്റമേയുള്ളൂ - സ്വര്‍ണത്തിന്‍റേതു മാത്രം. എന്നാല്‍ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ മിക്കവാ റും എല്ലാ വസ്തുക്കളും സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത് പലമൂലകങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന സംയുക്തങ്ങളായിട്ടാണ്. സ്വര്‍ണം, ചെമ്പ്, വെള്ളി പോലെ വളരെ കുറച്ച് മൂലക ങ്ങള്‍ മാത്രമേ അതിന്‍റേതായ ശുദ്ധിയില്‍ പ്രകൃതിയില്‍ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നുള്ളൂ. ഇതുവരെ ഏതാണ്ട് 112 മൂലകങ്ങ ളെ മനുഷ്യന് തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ഇതില്‍ തൊണ്ണൂറെണ്ണം സ്വാഭാവികമായി ഭൂമിയില്‍ കണ്ടുവരുന്നതാണ്. സ്വാഭാവി ക മൂലകങ്ങളില്‍ വെറും പത്തെണ്ണം മാത്രമേ പതിനെട്ടാം നൂറ്റാണ്ടിനു മുന്‍പ് മനുഷ്യന് അറിയാമായിരുന്നുള്ളൂ. ശേഷിച്ചവ മുഴുവന്‍ 18, 19 നൂറ്റാണ്ടുകളില്‍ കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടവയാണ്. പ്രകൃതിയില്‍ സ്വാഭാവികമായി കാണാത്ത 22 മൂലകങ്ങളെ മനുഷ്യന് കൃത്യമായി പരീക്ഷണശാലകളില്‍ സൃഷ്ടിച്ചെടുത്തു. ഇതുമുഴുവന്‍ റേഡിയോ ആക്റ്റിവികതയുള്ള മൂലകങ്ങളാണ്. എന്നു മാത്രമല്ല ചില കൃത്രിമ മൂലകങ്ങള്‍ ഒരു സെക്കന്‍ഡിന്‍റെ പത്തുലക്ഷത്തില്‍ ഒരു അംശത്തിന്‍റെ ഭാഗം മാത്രം സമയം നിലനിന്നിട്ട് അപ്രത്യക്ഷമായവയാണ്. പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ആദ്യമുണ്ടായ മൂലകം ഹൈഡ്രജനാണ്, പിന്നെ ഹീലിയം, അവസാനമുണ്ടായത് യുറേനിയം. ആദ്യമാദ്യമുണ്ടായത് സുലഭമായി കാണുന്നു അവസാനമുണ്ടായതിന് കടുത്ത ദൗര്‍ലഭ്യവും.
കടപ്പാട് : മെട്രോ വാര്‍ത്ത
