 |
| பெர்லின் [ஜெர்மனி] அல்டெஸ் [Altes] மியூசியம் முன்புறம் அமைக்கப்பட்டுள்ள பிரம்மாண்டமான E=mc2 வடிவம். |
சென்ற நூற்றாண்டின் மிக முக்கியமான அறிவியல் சமன்பாடு எது என்று கேட்டால் நாம் எல்லோருமே ஒருமனதாக ஐன்ஸ்டீனின் E=mc^2 என்றுதான் சொல்லுவோம். இதில் m என்பது நிறை, c-ஒளியின் திசை வேகம் ஒரு மாறிலி [Constant]. c -ஐ வர்க்கப் படுத்தினால், 9-க்கு அப்புறம் பதினாறு பூஜ்ஜியங்களோடு மிகப் பெரிய எண் கிடைக்கும். ஆகையால், மிகச் சிறிய m இருந்தாலே போதும் எக்கச் சக்கமான ஆற்றல் E கிடைக்கும். உதாரணத்திற்கு, ஜப்பானில் போடப்பட்ட அணுகுண்டுகள் ஒவ்வொன்றும் 20,000 டன் TNT வெடி மருந்துக்குச் சமம்.
அவ்வளவு ஆற்றலும் வெளியாக எடுத்துக் கொண்ட நிறை எவ்வளவு? வெறும் 28 கிராம் [ஒரு அவுன்ஸ்] மட்டுமே. அப்படியென்றால், E=mc^2, நிறையை ஆற்றலாக மாற்றும் வித்தையைச் சொல்லும் சமன்பாடு எனவும், ஆற்றல் வெளியாவதற்கு காரணம் c ஒரு அதி பயங்கரமான எண்ணாக இருப்பதும் தான் என்ற முடிவுக்கு வரலாமா? அங்குதான் உதைக்கிறது. எப்படி என்று பார்ப்போம்.
உதாரணத்துக்கு, மேற்கண்ட சமன்பாட்டின்படி பார்த்தால், ஞாயிற்றுக் கிழமை வரும் ஹிந்து செய்தித் தாளின் நிறையை முற்றிலும் ஆற்றலாக மாற்றினாலே போதும், சென்னையின் ஒரு மாதத்திற்கான மின்தேவையையே சமாளிக்க முடியும். அப்படின்னா, ஹிந்து பேப்பர் தான் வீதி வீதிக்கு கிடைக்குதே, வாங்கி தமிழகத்தின் மொத்த மின் தேவையையும் பூர்த்தி செய்து விடலாமே? ஏன் இதைச் செய்யவில்லை? அடுத்து, ஒரு கிரிக்கெட் பந்தின் எடையை முற்றிலும் ஆற்றலாக மாற்றினால் மணிக்கு 65 கி.மீ. வேகத்தில் ஓடும் ஒரு சராசரிக் காரை 5000 வருடங்களுக்கு ஓட்ட முடியும். கிரிக்கெட் பந்துக்கா பஞ்சம், அதான் எல்லோர் வீட்டிலும் இருக்கே, அவற்றில் ஒன்றை எடுத்து ஆற்றலாக மாற்றி நாட்டில் பெட்ரோல் பிரச்சினை எல்லாம் தீர்த்து விடலாமே? ஏன் ஒருத்தரும் இதைச் செய்யவில்லை? எங்கோ ஏதோ இடிக்கிறதல்லவா!! நிறையை ஆற்றலாக மாற்றுவதற்கு E=mc^2 என்ற சமன்பாடோ, அதிலுள்ள c^2 -ன் பிரம்மாண்ட மதிப்போ காரணமில்லை, வேறு ஏதோ இருக்கிறது அது என்ன?
 |
E=mc^2 என்ற சமன்பாட்டைப் பார்க்கும் போது நம் எல்லோர் மனதிலும் உடனடியாகத் தோன்றுவது அணுகுண்டுதான். ஆனால் இதை வெளிட்ட காலகட்டத்தை பற்றி நாம் யாரும் யோசிப்பதே இல்லை. இந்த சமன்பாட்டை ஐன்ஸ்டீன் 1905-ல் தனது சிறப்பு சார்பியல் கொள்கையில் [Special Theory of Relativity] வெளியிட்ட போது எலக்ட்ரான் மட்டுமே கண்டறியப் பட்டிருந்தது, அணு என்பது கொய்யாப் பழம் போலவும், எலக்ட்ரான்கள் அதிலுள்ள விதைகள் போலவும் உள்ளது, அணுவின் நிறை அணு முழுவதும் சீராகப் பரவியுள்ளது என்ற மாடலே அப்போது இருந்தது. அணுக்கரு [Nucleus] என்ற ஒன்று இருப்பதே 1911 ஆம் ஆண்டு ரூதர்போர்டு அதைக் கண்டுபிடிக்கும் வரை ஒருவருக்கும் தெரியாது, அடுத்து அவரே புரோட்டானை 1917 ஆம் ஆண்டும், சாட்விக் நியூட்ரானை 1932 ஆண்டும் கண்டுபிடித்தார்கள். அதற்கப்புறம்தான் அணுகுண்டு தயாரிப்பு ஆராய்ச்சிகள் நடந்தன. அப்படியென்றால் E=mc^2 என்ற சமன்பாடு 1905 ஆம் ஆண்டே நிறை, ஆற்றல் சமானத்தைப் [Mass Energy Equivalence] பற்றி கூறுகிறதே, அது அணுக்கரு ஆற்றல் [Nuclear Energy] இல்லையென்றால் வேறு எதைக் குறிக்கிறது?
உண்மையில் E=mc^2 என்பது நிறையை ஆற்றலாகவும், ஆற்றலை நிறையாகவும் மாற்றலாம் என்று கூறவில்லை, மாறாக ஆற்றல், நிறை இரண்டும் வேறு வேறு அல்ல ஒரே நாணயத்தின் இரு பக்கங்கள் என்று கூறுகிறது. அதாவது, நிறை என்பதும் ஆற்றலே, m அளவு நிறை இருந்தால் அதை mc^2 அளவு ஆற்றலாகவும், E அளவு ஆற்றல் இருந்தால் அதை E/c^2 அளவு நிறையாகவும் கருதலாம். இதன் விளைவாக, ஒரு அமைப்பில் [system] இருந்து E அளவு ஆற்றல் வெளியேறினாலோ/ உள்ளே வந்தாலோ அதன் நிறை E/c^2 அளவு அதிகரிக்கும்/ குறையும். இங்கு ஆற்றல் என்பது, வெப்ப ஆற்றல் [Heat], இயக்க ஆற்றல் [kinetic energy], ஒளி ஆற்றல் [light], நிலை ஆற்றல்[potential energy], வேதி ஆற்றல் [chemical energy] என எல்லா வகையான ஆற்றலையும் குறிக்கும். உதாரணத்துக்கு,
- சாவி கொடுக்கப் பட்ட பின்னர் வாட்ச் ஒன்றின் நிறை அதிகரித்து இருக்கும்.
- ஒரு கப் குளிர்ந்த காபியை விட சூடான காபியின் நிறை அதிகமாக இருக்கும்.
- கையில் இருக்கும் கிரிக்கெட் பந்தை விட வீசப் பட்ட பந்தின் நிறை அதிகமாக இருக்கும்.
- எரியும் எந்த ஒரு பொருளும் எரிந்து வெப்பத்தை வெளியிட்ட பின்னர் அதன் எடை குறைவாக இருக்கும். [நீங்கள் அதை மூடி எரிய வைத்து பொருள் வெளியேற விடாமல், வெப்பம்/ஒளி ஆற்றலை மட்டும் வெளியேற்றினாலும் இது நடக்கும்.]
ஆனால் இவை அனைத்தும் எந்தக் கருவியாலும் அளக்கவே முடியாத அளவுக்கு சிறிய
அளவுகள். உதாரணத்துக்கு ஹைட்ரஜனும், ஆக்சிஜனும் சேர்ந்து நீராக உருவாகும்
போது வெப்பம் உண்டாகிறது. ஆகையால், ஒரு நீர் மூலக்கூறின் நிறையானது, 2
ஹைட்ரஜன் + ஒரு ஆக்சிஜன் அணுக்களின் மொத்த நிறையை விட சற்று குறைவாக
இருக்கும். இரண்டரை கிலோ நிறை குறைவதைக் காண மேட்டூர் அணையை நிரப்பும்
அளவுக்கு நீரை உருவாக்க வேண்டியிருக்கும்!! அதைப் போலவே அணுக்கருவில்
இருந்து ஆற்றல் வெளியாகும் போதும் அதன் நிறை குறைகிறது. எனவே நிறை ஆற்றலாக மாற்றப் படுகிறது என்பது தவறு, ஆற்றல் வெளியேறுவதால் நிறை குறைகிறது என்பதே சரி.
ஒரு அமைப்பில் [system] இருந்து எந்த வகை ஆற்றல் வெளியேறினாலும் அதன் நிறை
குறையும், ஐன்ஸ்டீனின் நிறை ஆற்றல் சமானம் E=mc^2 [Mass Energy
Equivalence] அவ்வாறு ஆற்றல் வெளியேறினால் நிறை எவ்வளவு குறையும்
என்பதை மட்டுமே கூறுகிறது ஆனால் ஏன் ஆற்றல் வெளியேறுகிறது [Mechanism]
என்பதை அது கூறவில்லை.
ஒரு அமைப்பின் ஆற்றல் வெளியாவதால் நிறை குறைவது, அணுக்கருவிற்க்கு மட்டும்
சொந்தமானது அல்ல, முன்னரே பார்த்தபடி ஆற்றல் எங்கெல்லாம் வெளியாகிறதோ, அது
எந்த வகை ஆற்றலாக
இருந்தாலும் சரி, அங்கெல்லாம் நிறை குறைகிறது. உதாரணத்திற்கு ஆக்சிஜனும்,
ஹைட்ரஜனும் சேர்ந்து நீர் உருவாகும் போது வெப்ப ஆற்றல் வெளியாவதால் நிறை
இழப்பு இருக்கிறது, ஆனால் குறைவாக இருக்கிறது, ஒரு யுரேனியம் அணு
பிளவுபடும் போதும் அதீத ஆற்றல் வெளியாவதால் நிறை இழப்பும் அதீதமாக
இருக்கிறது, இவ்விரு நிகழ்வுகளிலும் எவ்வளவு நிறை இழப்பு ஏற்பட்டது
என்பதை வெளியான ஆற்றலை வைத்து m=E/c^2 சமன்பாட்டின் மூலம் கண்டு
பிடிக்கலாம். ஆனால் நீர் உருவாகும் போது வெளியான ஆற்றல், ஏன் ஜப்பானில்
போட்ட அணுகுண்டு அளவுக்கு இல்லை? இரண்டுக்குமே E=mc^2 சமன்பாடு
பொருந்தினாலும் வெளியாகும் ஆற்றலில் ஏன் மலைக்கும் மடுவுக்கும் உள்ள
வித்தியாசம்? காரணம், நீர் உருவாகும்போது ஆற்றல் வெளியாவது அணுக்களுக்கிடையே உள்ள மின்காந்த
ஈர்ப்பு விசையால் [Electromagnetic interaction], அணுப்பிளவு ஏற்ப்படும் போது ஆற்றல் உருவாவது
அதைப் போல 100 மடங்கு பலமான அணுக்கரு விசையால் [Strong nuclear force].
எனவே அணுக்கருச் சிதைவால் அதிபயங்கர ஆற்றல் வெளியாவதற்கும், அதன் விளைவாக ஏற்ப்படும் நிறை இழப்பிற்கும் காரணம், அணுக்கரு விசை
இயற்கையின் மற்ற விசைகளை விட வலுவானது என்பது தானே தவிர E=mc^2
என்ற சமன்பாடு அல்ல. [உதாரணத்திற்கு m நிறையுள்ள ஒரு கல் h உயரத்தில்
இருந்து தரையில் விழுந்தால் தரையிலும் கல்லிலும் தோன்றும் வெப்ப ஆற்றல் mgh
அளவு இருக்கும் என்பது நமக்குத் தெரியும். இதே நிகழ்வு ஜூபிடரில்
நடந்தால் இரண்டரை மடங்கு ஆற்றலும், சூரியனில் நடந்தால் 28 மடங்கு ஆற்றலும்
உருவாகும். காரணம் பொருளீர்ப்பு விசை g யின் மதிப்பு அத்தனை மடங்கு
உயர்வதால்தான். விசை வலுவானதாக இருந்தால் வெளியாகும் ஆற்றலும் பயங்கரமாக
இருக்கும். அணுக்கரு விசை புவிஈர்ப்பு விசையை விட 10^38 மடங்கும்,
மின்காந்த விசையை விட 100 மடங்கும் அதிகம்.]
E=mc^2 சமன்பாட்டின் படி நிறையை 100% ஆற்றலாக ஒருபோதும் மாற்றவே முடியாதா?
முடியும்!! பொருள் [matter], அதன் எதிர் பொருளைச் [anti-matter] சந்திக்கும்போது நிறை 100% ஆற்றலாக மாறும். ஒரு எலக்ட்ரான் அதன் எதிர் பொருளான பாசிட்ரானைச் சந்திக்கும்போது நிறை E=mc^2 சமன்பாட்டின் படி 2mc^2 அளவு முற்றிலும் ஆற்றலாகும். இதில் m எலக்ட்ரான்/பாசிட்ரானின் நிறை. அதைப் போலவே, ஒரு புரோட்டான், anti-புரோட்டானைச் சந்திக்கும் போதும் நிறை நூறு சதம் ஆற்றலாக வெளியாகும். அதற்கும் மேல் பாசிட்ரானையும் anti-புரோட்டானையும் சேர்த்து anti-ஹைட்ரஜன் அணுவை உருவாக்கி அதை ஹைட்ரஜன் அணுவோடு மோத விட்டாலும் அவை ஆற்றலாக மாறும். இது வரை இந்த அளவுக்கு மட்டுமே வர முடிந்துள்ளது ஒரு anti-ஹைட்ரஜன் அணுவை உருவாக்குவதே பெரிய காரியம். அதற்கும் மேல் anti-மூலக்கூறுகள், anti-பொருட்கள் எதுவும் இதுவரை சாத்தியப் படவில்லை எனவே நடைமுறைக்கு உதவும் வகையில் பொருள் 100% ஆற்றலாக மாறுவது இப்போதைக்கு எட்டாக் கனியாகவே உள்ளது.
E=mc^2 சமன்பாட்டின் படி நிறையை 100% ஆற்றலாக ஒருபோதும் மாற்றவே முடியாதா?
முடியும்!! பொருள் [matter], அதன் எதிர் பொருளைச் [anti-matter] சந்திக்கும்போது நிறை 100% ஆற்றலாக மாறும். ஒரு எலக்ட்ரான் அதன் எதிர் பொருளான பாசிட்ரானைச் சந்திக்கும்போது நிறை E=mc^2 சமன்பாட்டின் படி 2mc^2 அளவு முற்றிலும் ஆற்றலாகும். இதில் m எலக்ட்ரான்/பாசிட்ரானின் நிறை. அதைப் போலவே, ஒரு புரோட்டான், anti-புரோட்டானைச் சந்திக்கும் போதும் நிறை நூறு சதம் ஆற்றலாக வெளியாகும். அதற்கும் மேல் பாசிட்ரானையும் anti-புரோட்டானையும் சேர்த்து anti-ஹைட்ரஜன் அணுவை உருவாக்கி அதை ஹைட்ரஜன் அணுவோடு மோத விட்டாலும் அவை ஆற்றலாக மாறும். இது வரை இந்த அளவுக்கு மட்டுமே வர முடிந்துள்ளது ஒரு anti-ஹைட்ரஜன் அணுவை உருவாக்குவதே பெரிய காரியம். அதற்கும் மேல் anti-மூலக்கூறுகள், anti-பொருட்கள் எதுவும் இதுவரை சாத்தியப் படவில்லை எனவே நடைமுறைக்கு உதவும் வகையில் பொருள் 100% ஆற்றலாக மாறுவது இப்போதைக்கு எட்டாக் கனியாகவே உள்ளது.
அப்போ அணுகுண்டு தயாரிக்க ஐன்ஸ்டீன் என்னதான் செய்தார்?
இயல்பில் ஐன்ஸ்டீன் போரை விரும்பாதவர், போர் என்று வந்தால் யார் பக்கம்
நியாயம் இருப்பினும், அதில் நேரிடையாகவோ, மறைமுகமாகவோ ஒருபோதும்
ஈடுபடமாட்டேன் என்று பிரகடனப் படுத்தி வந்தவர். ஆனாலும் 1933 ஆம் ஆண்டு
ஜெர்மனியின் அதிபராக ஹிட்லர் பதவி ஏற்ற பிறகு அவரது இந்த நிலையை மாற்றிக்
கொள்ள வேண்டியதாயிற்று. 1938 ஆம் ஆண்டு வாக்கில் ஜெர்மனி யுரேனியத்தை
உடைக்கும் தொழில் நுட்பத்தைப் பெற்றுவிட்டதாக வதந்திகள் பரவ ஆரம்பித்தன,
ஆயினும் அமேரிக்கா அணு ஆயுதம் பற்றி எதையும் கண்டுகொள்ளாமல் இருந்தது. இது
குறித்து லியோ ஸ்சிலார்ட் , [Leo Szilard], விக்னர், [Eugene Wigner],
டெல்லர் [Edward Teller] என்ற மூன்று இயற்பியலாளர்களும் கவலையடைந்து என்ன
செய்வது என்று தவித்தனர். [இவர்கள் மூவரும் ஹங்கேரியில் இருந்து
அமெரிக்காவிற்கு புலம் பெயர்ந்தவர்கள் என்பதும் குறிப்பிடத் தக்கது.]
ஆனபோதிலும் அமெரிக்க அதிபரை தங்கள் பேச்சைக் கேட்க வைக்கும் அளவுக்கு
இவர்கள் பிரபலமானவர்கள் அல்ல, எனவே யாரைப் பிடித்தால் வேலையாகும் என
புரிந்து கொண்ட அவர்கள், ஐன்ஸ்டீனிடம் ஓடினார்கள். அணு ஆயுதம் பற்றி
எடுத்துக் கூறி அதை அதிபருக்கு எடுத்துரைக்குமாறு ஒரு கடிதத்தை அனுப்ப
வேண்டி, அவர்களே அந்தக் கடிதத்தையும் எழுதி, இறுதியில் ஐன்ஸ்டீனை
கையொப்பமிடச்
செய்து அதிபர் ஃபிராங்க்ளின் ரூஸ்வெல்ட்க்கு அனுப்பிவிட்டனர். [நன்றாகக்
கவனியுங்க, அணுக்கருச் சிதைவு மூலம் அபரீதமான ஆற்றலை எடுக்க
முடியும் என்ற தகவல் ஐன்ஸ்டீனுக்கே தற்போதுதான் (1939) தெரியும்,
தொடர்வினை [Chain reaction] பற்றியும் அதனால் வெளியாகும் பயங்கர ஆற்றல்
பற்றியும் ஸ்சிலார்ட் விளக்கிய உடனே அவர் அதைப் புரிந்து கொண்டாலும்,
"அடடே இதை நான் யோசிக்கவே இல்லையே" என்று
ஆச்சரியப் பட்டிருக்கிறார்!!]
 |
தெளிவான எழுத்துருக்களில் கடிதத்தைப் படிக்க இங்கு சொடுக்கவும்.
கடிதம் எழுதப் பட்ட கதையை மேலும் படிக்க நல்ல தகவல் தரும் சுட்டி.
அந்தக் கடிதத்தைப் படித்த அதிபர் ஒரு கமிட்டியை நியமித்துவிட்டு
கண்டுகொள்ளாமல் விட்டுவிட்டார், அதன செயல்பாடு ஆமை வேகத்தில் போய்க்
கொண்டிருந்தது.
அதன் பின்னர் இங்கிலாந்தில் இருந்து 1941-ல் அமெரிக்க அதிபருக்கு, அணு
ஆயுத தயாரிப்பை துரிதப் படுத்த வேண்டுமென்ற கோரிக்கை எழுந்த பின்னர்
மேன்ஹாட்டன்
புராஜக்ட் ஆரம்பிக்கப் பட்டு அணு ஆயுதம் தயாரிக்கப் பட்டு ஜப்பானின்
தலையில் இரண்டு போடப் பட்டது. ஜெர்மனி அந்நேரம் வீழ்ந்துவிட்டிருந்தது. அணு ஆயுதத் தயாரிப்பில் ஐன்ஸ்டீனின் பங்கு
மிகச் சொற்பம், 1941 ஆம் ஆண்டு டிசம்பர் மாதத்தில் இரண்டு நாட்களில் அவர்
பணி முடித்த பின்னர், அவரை அதில் யாரும் சேர்த்துக் கொள்ளவே இல்லை.
[ரகசியத்தைக் காப்பாற்றத் தெரியாதவர் என அவர் மீது நம்பிக்கையற்று இருந்தார்களாம்!]. அணு ஆயுதத்
தயாரிப்பில் இந்தக் கடிதம் தான் அவர் ஆற்றிய பெரிய பங்கு!! இந்த
கடிதத்தில் கையொப்பமிட்டது தான் தன் வாழ்நாளின் மிகப்
பெரிய தவறு என ஐன்ஸ்டீன் பின்னர் வருந்தியதாகத் தகவல்.
 |
மேன்ஹாட்டன் புராஜக்ட் அணு ஆயுதத் தயாரிப்பில் ஈடுபட்ட முக்கியமான விஞ்ஞானிகளில் சிலர்:
Robert Oppenheimer (USA), David Bohm (USA), Leo Szilard (Hungary),
Eugene Wigner (Hungary), Rudolf Peierls (Germany), Otto Frisch
(Germany), Felix Bloch (Switzerland), Niels Bohr (Denmark), James Franck
(Germany), James Chadwick (Britain), Emilio Segre (Italy), Enrico Fermi
(Italy), Klaus Fuchs (Germany) and Edward Teller (Hungary).
பள்ளி கல்லூரி மாணவர்களுக்கு மேலும் சில தகவல்கள் [நீங்கள் விரும்பினால் படிக்கலாம்!!]
1. Binding Energy குறித்த தவறான புரிதல்.
அணுக்கரு இயற்பியல் படிக்கும் போது Binding Energy பற்றி விளக்கம் தரப்பட்டிருக்கும். பொதுவாக ஆற்றல் என்றாலே ஒரு விதமான +ve சக்தி, அதை வைத்து இழுத்தல் தள்ளுதல் போல வேலையைப் பெற முடியும் என்ற எண்ண ஓட்டமே நமக்கு இருக்கிறது. இந்த ஆற்றல் அப்படிப் பட்டதல்ல. எளிய உதாரணம், m எடையுள்ள பொருள் h உயரத்தில் இருந்து விழுந்தால் நிலை ஆற்றல் mgh, இயக்க ஆற்றலாக மாறி தரையில் மோதியவுடன் வெப்பமாக மாறுகிறது. தற்போது நீங்கள் மீண்டும் அதே உயரத்துக்கு அந்தப் பொருளை திரும்பக் கொண்டுபோய் வைக்க வேண்டுமானால் விழும் போது வெளியான mgh ஆற்றலை திரும்ப வேலையாகச் செய்தால் மட்டுமே முடியும். இதையே பிணை ஆற்றல் Binding Energy என்கிறோம். இதன் பொருள் முந்தைய நிலைக்கு [Original state ] திரும்ப கொண்டுசெல்ல நீங்கள் செலவு செய்ய வேண்டிய ஆற்றல் என்பதாகும்!! இதை -ve ஆற்றல் என்றும் கூறலாம். அதைப் போலவே, தனியாகச் சுற்றித் திரிந்து கொண்டிருக்கும் ஒரு எலக்டிரான் ஒரு அணுவின் பந்தத்துக்குள் விழும்போது ஆற்றலை வெளிப்படுத்துகிறது. நீங்கள் அந்த எலக்டிரானை அணுவின் கட்டுப் பாட்டில் இருந்து விடுவிக்க, அணுவின் ஈர்ப்பில் விழுந்தபோது வெளியான அதே அளவு ஆற்றலை மீண்டும் கொடுத்தால் மட்டுமே முடியும். இதுவும் Binding Energy ஆகும். அதைப் போலவே, தனித் தனியாக இருந்த புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும் இணைந்து அணுக்கரு உருவாகும் போது அணுக்கரு ஈர்ப்பு விசைக்கு உட்படுவதால் ஆற்றல் வெளியாகிறது அதுவும் Binding Energy, ஆகும். சில சமயம் மாணவர்களிடையே, இதை அணுக்கரு புரோட்டான்+நியூட்ரான்களை கட்டிப் போட பயன்படுத்திக் கொள்கிறது என்ற தவறான புரிதலும் இருக்கிறது. அதன் அர்த்தம் அப்படியல்ல!! தற்போது நீங்கள் அணுக்கருவில் உள்ள எல்லா புரோட்டான்+நியூட்ரான்களை தனித் தனியாக பிரிக்க வேண்டுமானால் அவை இணைந்த போது வெளியேறிய ஆற்றலை கொடுத்தால் மட்டுமே முடியும். அதுவரை அவை அணுவில் பத்திரமாக கட்டப் பட்டிருக்கும். கடன் பட்டிருக்கும், வெளியே வர முடியாது. அந்த ஆற்றலை Binding Energy, என்று சொல்கிறோம். அதை எவ்வாறு கணக்கிடுவது? தற்போதைய அணுக்கருவின் நிறையையும், அதிலுள்ள துகள்களின் தனித் தனியான நிறையையும் கணக்கிட்டு வித்தியாசத்தைப் பார்த்து அதை c^2 ஆல் பெருக்க இது கிடைக்கும்.
2. அடிப்படைத் துகள்கள் பற்றிய எளிய அழகிய நல்லதொரு மென்நூலை நேற்று பார்த்தேன், அதிலிருந்து ஆற்றல் நிறையாக உள்ளதைக் காட்டும் ஒரு சிறந்த உதாரணம்:
மேற்கண்ட மென்நூலை தரவிரடிக்கிப் படிக்க சொடுக்கவும்.
3. System பற்றிய விளக்கம்
இந்தப் பதிவில் ஒரு அமைப்பில் [System] இருந்து ஆற்றல் வெளியானால் அதன் நிறை குறையும், அதற்க்கு ஆற்றல் கொடுக்கப் பட்டால் நிறை அதிகரிக்கும் என்று சொன்னோம். அமைப்பு [System] என்ற வார்த்தையை எதற்குப் பயன்படுத்த வேண்டும்? உதாராணத்திற்கு, ஒரு பாத்திரத்தில் தண்ணீர் இருப்பதாகக் கொள்வோம். அது ஒரு system. அதை வெப்பப் படுத்துகிறோம் அல்லவா, அதற்க்கான அடுப்பு அது இன்னொரு system. வெப்பம் வெளியாவதால் அடுப்பில் உள்ள நிறை குறையும், வெப்பத்தை ஏற்றுக் கொள்வதால் நீரின் நிறை அதிகரிக்கும். அதே சமயம் நீங்கள் அந்த மொத்த அறையையே ஒரு system மாகக் கருதினால் அதன் நிறையில் எந்த வேறுபாடுமே இருக்காது. ஏனெனில் ஆற்றல் அந்த அறைக்குள்ளேயே தான் ஒரு இடத்தில் இருந்து இன்னொரு இடத்திற்க்குச் சென்றிருக்கிறது, அறையை விட்டு வெளியேற வில்லை, எனவே அறையின் நிறை மாறாது. அதே மாதிரி ஒரு அணுகுண்டை வெடிக்கச் செய்து அதன் ஆற்றலை வெளியே செல்ல இயலாதபடி ஒரு பெட்டிக்குள் அடைக்க முடிந்தால் வெடிப்பிற்கு முன்னரும் வெடிப்பிற்குப் பின்னரும் அந்தப் பெட்டியின் நிறை மாறது. எனவே, ஆற்றலுக்கும் நிறை உண்டு, நிறை இருந்தால் அதற்க்கு ஆற்றலும் உண்டு, இரண்டும் ஒரே நாணயத்தின் இரு பக்கங்கள்!!
4. இந்தப் பதிவு எழுதியதன் பின்னணி:
1. Binding Energy குறித்த தவறான புரிதல்.
அணுக்கரு இயற்பியல் படிக்கும் போது Binding Energy பற்றி விளக்கம் தரப்பட்டிருக்கும். பொதுவாக ஆற்றல் என்றாலே ஒரு விதமான +ve சக்தி, அதை வைத்து இழுத்தல் தள்ளுதல் போல வேலையைப் பெற முடியும் என்ற எண்ண ஓட்டமே நமக்கு இருக்கிறது. இந்த ஆற்றல் அப்படிப் பட்டதல்ல. எளிய உதாரணம், m எடையுள்ள பொருள் h உயரத்தில் இருந்து விழுந்தால் நிலை ஆற்றல் mgh, இயக்க ஆற்றலாக மாறி தரையில் மோதியவுடன் வெப்பமாக மாறுகிறது. தற்போது நீங்கள் மீண்டும் அதே உயரத்துக்கு அந்தப் பொருளை திரும்பக் கொண்டுபோய் வைக்க வேண்டுமானால் விழும் போது வெளியான mgh ஆற்றலை திரும்ப வேலையாகச் செய்தால் மட்டுமே முடியும். இதையே பிணை ஆற்றல் Binding Energy என்கிறோம். இதன் பொருள் முந்தைய நிலைக்கு [Original state ] திரும்ப கொண்டுசெல்ல நீங்கள் செலவு செய்ய வேண்டிய ஆற்றல் என்பதாகும்!! இதை -ve ஆற்றல் என்றும் கூறலாம். அதைப் போலவே, தனியாகச் சுற்றித் திரிந்து கொண்டிருக்கும் ஒரு எலக்டிரான் ஒரு அணுவின் பந்தத்துக்குள் விழும்போது ஆற்றலை வெளிப்படுத்துகிறது. நீங்கள் அந்த எலக்டிரானை அணுவின் கட்டுப் பாட்டில் இருந்து விடுவிக்க, அணுவின் ஈர்ப்பில் விழுந்தபோது வெளியான அதே அளவு ஆற்றலை மீண்டும் கொடுத்தால் மட்டுமே முடியும். இதுவும் Binding Energy ஆகும். அதைப் போலவே, தனித் தனியாக இருந்த புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும் இணைந்து அணுக்கரு உருவாகும் போது அணுக்கரு ஈர்ப்பு விசைக்கு உட்படுவதால் ஆற்றல் வெளியாகிறது அதுவும் Binding Energy, ஆகும். சில சமயம் மாணவர்களிடையே, இதை அணுக்கரு புரோட்டான்+நியூட்ரான்களை கட்டிப் போட பயன்படுத்திக் கொள்கிறது என்ற தவறான புரிதலும் இருக்கிறது. அதன் அர்த்தம் அப்படியல்ல!! தற்போது நீங்கள் அணுக்கருவில் உள்ள எல்லா புரோட்டான்+நியூட்ரான்களை தனித் தனியாக பிரிக்க வேண்டுமானால் அவை இணைந்த போது வெளியேறிய ஆற்றலை கொடுத்தால் மட்டுமே முடியும். அதுவரை அவை அணுவில் பத்திரமாக கட்டப் பட்டிருக்கும். கடன் பட்டிருக்கும், வெளியே வர முடியாது. அந்த ஆற்றலை Binding Energy, என்று சொல்கிறோம். அதை எவ்வாறு கணக்கிடுவது? தற்போதைய அணுக்கருவின் நிறையையும், அதிலுள்ள துகள்களின் தனித் தனியான நிறையையும் கணக்கிட்டு வித்தியாசத்தைப் பார்த்து அதை c^2 ஆல் பெருக்க இது கிடைக்கும்.
2. அடிப்படைத் துகள்கள் பற்றிய எளிய அழகிய நல்லதொரு மென்நூலை நேற்று பார்த்தேன், அதிலிருந்து ஆற்றல் நிறையாக உள்ளதைக் காட்டும் ஒரு சிறந்த உதாரணம்:
 |
| ஒரு புரோட்டான் மூன்று குவார்க்குகளால் ஆனது, அவை குளுவான்களை [Gluons] ஒன்றுக்கொன்று பகிர்வதன் மூலம் தங்களுக்கிடையேயான அதீத அணுக்கரு ஈர்ப்பு சக்தியை [strong nuclear force] வெளிப்படுத்துகின்றன. மூன்று குவார்க்குகளின் மொத்த நிறை 15 MeV மட்டுமே,குளுவான் நிறை பூஜ்ஜியம். ஆனால் ஒரு புரோட்டானின் நிறை 938.27 MeV. அப்படியானால் மீதமுள்ள 923 MeV எதனால் வருகிறது? அது, எங்களை இவ்வளவு சின்ன இடத்துல அடைச்சு வச்சிட்டீங்கலேடான்னு குவார்க்குகள் கும்மாளம் போட்டு கலாட்டா செய்வதானால் தான்!! எனவே, 98% புரோட்டானின் நிறை அதிலுள்ள குவார்க்குகளின் இயக்க ஆற்றலே. ஆற்றல் இருந்தால் அதற்கும் நிறையுண்டு!! [குறிப்பு: MeV அப்படின்னா மிகச் சிறிய நிறையின் ஒரு அலகு (unit) அவ்வளவுதான், அது என்னன்னு போட்டு குழப்பிக்க வேண்டாம்.] |
3. System பற்றிய விளக்கம்
இந்தப் பதிவில் ஒரு அமைப்பில் [System] இருந்து ஆற்றல் வெளியானால் அதன் நிறை குறையும், அதற்க்கு ஆற்றல் கொடுக்கப் பட்டால் நிறை அதிகரிக்கும் என்று சொன்னோம். அமைப்பு [System] என்ற வார்த்தையை எதற்குப் பயன்படுத்த வேண்டும்? உதாராணத்திற்கு, ஒரு பாத்திரத்தில் தண்ணீர் இருப்பதாகக் கொள்வோம். அது ஒரு system. அதை வெப்பப் படுத்துகிறோம் அல்லவா, அதற்க்கான அடுப்பு அது இன்னொரு system. வெப்பம் வெளியாவதால் அடுப்பில் உள்ள நிறை குறையும், வெப்பத்தை ஏற்றுக் கொள்வதால் நீரின் நிறை அதிகரிக்கும். அதே சமயம் நீங்கள் அந்த மொத்த அறையையே ஒரு system மாகக் கருதினால் அதன் நிறையில் எந்த வேறுபாடுமே இருக்காது. ஏனெனில் ஆற்றல் அந்த அறைக்குள்ளேயே தான் ஒரு இடத்தில் இருந்து இன்னொரு இடத்திற்க்குச் சென்றிருக்கிறது, அறையை விட்டு வெளியேற வில்லை, எனவே அறையின் நிறை மாறாது. அதே மாதிரி ஒரு அணுகுண்டை வெடிக்கச் செய்து அதன் ஆற்றலை வெளியே செல்ல இயலாதபடி ஒரு பெட்டிக்குள் அடைக்க முடிந்தால் வெடிப்பிற்கு முன்னரும் வெடிப்பிற்குப் பின்னரும் அந்தப் பெட்டியின் நிறை மாறது. எனவே, ஆற்றலுக்கும் நிறை உண்டு, நிறை இருந்தால் அதற்க்கு ஆற்றலும் உண்டு, இரண்டும் ஒரே நாணயத்தின் இரு பக்கங்கள்!!
4. இந்தப் பதிவு எழுதியதன் பின்னணி:
ஒருநாள், குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் பற்றி ஒன்னும் தெரியாதே, ஏதாவது எளிமையா
ஒரு புத்தகத்தைப் படிக்கலாம் என்று அவா எழுந்தது. இணையத்தில் ஒரு மென்
நூலைத் தேடி பிடித்து படிக்க ஆரம்பித்தேன். அதில் ஒரு அத்தியாயத்தில்
E=mc^2 பற்றி போட்டிருந்ததைப் பார்த்த போதுதான் எனக்கு தூக்கி வாரிப்
போட்டது.
 |
இதில் சொல்லப் பட்டுள்ளதை வைத்துப் பார்த்தால், நாம் இத்தனை நாளும் ஐன்ஸ்டீனின் சமன்பாட்டைப் பற்றி நினைத்ததெல்லாம் தவறு என்பது மட்டும் தெளிவாகப் புரிந்தது. அத்தோடு நில்லாமல் இணையத்தில் இது குறித்து ஏதாவது தகவல் கிடைக்குமா என்று மேற்கண்ட பக்கத்தில் சொல்லிய அர்த்தத்திலேயே வார்த்தைகளைக் கோர்த்து கூகுளில் தேட ஆரம்பித்தேன், ஒரே ஒரு தளம் மட்டும் கிடைத்தது, அதற்க்கான சுட்டி இதோ.
