ആറ്റം മോഡലുകള്‍
ആറ്റം മോഡലുകള്‍
റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡും ആറ്റം മോഡലും
1911ല്‍ റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് നടത്തിയ സ്കാറ്ററിങ് പരീക്ഷണം ശാസ്ത്രലോകത്ത് വിസ്മയകരമായ മാറ്റത്തിന് വഴിതെളിച്ചു. സ്വര്‍ണത്തകിടില്‍ ആല്‍ഫാകണങ്ങള്‍ ഇടിപ്പിച്ചായിരുന്നു പരീക്ഷണം. തകിടിലൂടെ കടന്നുപോകുന്ന ആല്‍ഫ കണങ്ങളുടെ വ്യതിയാനം നിരീക്ഷിക്കാന്‍ സ്വര്‍ണത്തകിടിന് പിറകിലായി സിങ്ക് സള്‍ഫൈഡ് പൂശിയ ഫ്ളൂറസെന്‍റ് സ്ക്രീനും സ്ഥാപിച്ചിരുന്നു. പരീക്ഷണത്തില്‍ 99.9 ശതമാനം ആല്‍ഫ കണങ്ങളും സ്വര്‍ണത്തകിടിലൂടെ വളരെ എളുപ്പത്തില്‍ കടന്നുപോയി. നാമമാത്ര ആല്‍ഫാ കണങ്ങള്‍ക്ക് സഞ്ചാര പാതയില്‍ വ്യതിയാനം സംഭവിക്കുകയും ചില കണങ്ങള്‍ തിരിച്ചുവരുകയും ചെയ്തു. ആറ്റത്തിനുള്ളില്‍ ശൂന്യമായ വലിയൊരു ഭാഗമുണ്ടെന്നും പോസിറ്റിവ് ചാര്‍ജുള്ള ആല്‍ഫ കണങ്ങളില്‍ ചിലത് തിരിച്ചുവന്നതിലൂടെ ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ പോസിറ്റിവ് ചാര്‍ജുള്ള ഭാഗമുണ്ടെന്നും റൂഥര്‍ ഫോര്‍ഡ് കണ്ടത്തെി. ‘ന്യൂക്ളിയര്‍ മോഡല്‍’ എന്നറിയപ്പെട്ട ഈ മാതൃക സൂര്യനും ഗ്രഹങ്ങളുമടങ്ങിയ സൗരയൂഥത്തിന് സമാനമായിരുന്നു. സൂര്യനു ചുറ്റും പരിക്രമണം ചെയ്യുന്ന ഗ്രഹങ്ങളെ പോലെ ന്യൂക്ളിയസിനു ചുറ്റും ഇലക്ട്രോണുകള്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നുവെന്ന് അദ്ദേഹം ഈ മാതൃകക്ക് വിശദീകരണം നല്‍കി. അതോടൊപ്പം ഓര്‍ബിറ്റലുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന വൃത്താകൃതിയിലുള്ള സഞ്ചാരപഥത്തിലൂടെ അതിവേഗത്തില്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും ന്യൂക്ളിയസിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണവും തുല്യമാണ് തുടങ്ങിയ നിഗമനങ്ങളില്‍ അദ്ദേഹമത്തെി.
ന്യൂക്ളിയര്‍ ഫിസിക്സ്
ന്യൂക്ളിയസില്‍ നടക്കുന്ന മാറ്റങ്ങള്‍ പഠനവിഷയമായ ശാസ്ത്രശാഖയാണ് ന്യൂക്ളിയര്‍ ഫിസിക്സ്. 1904ല്‍ റേഡിയോ ആക്റ്റീവിനെക്കുറിച്ചുള്ള റൂഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്‍െറ വ്യാഖ്യാനമാണ് ന്യൂക്ളിയര്‍ ഫിസിക്സിന് തുടക്കം കുറിച്ചത്.
അഭികേന്ദ്ര ബലവും സൗരയൂഥ മാതൃകയും
ഇലക്ട്രോ സ്റ്റാറ്റിക് ബലം ഇലക്ട്രോണുകളെയും ന്യൂക്ളിയസിനെയും ചേര്‍ത്തുനിര്‍ത്തുന്നു എന്ന റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍െറ കണ്ടത്തെല്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാരില്‍ ചിലര്‍ ചോദ്യം ചെയ്തിരുന്നു. ഈ ആകര്‍ഷണ ബലത്തിന്‍െറ ഫലമായി ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ന്യൂക്ളിയസിലേക്ക് പതിക്കില്ളേ എന്നായിരുന്നു സംശയം. ഇതിന് റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍െറ വിശദീകരണം ഇപ്രകാരമായിരുന്നു. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ന്യൂക്ളിയസില്‍നിന്ന് അകലെയായി വളരെ വേഗത്തിലാണ് സഞ്ചാരിക്കുന്നത്. ഇതിന്‍െറ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന അഭികേന്ദ്രബലം ഇലക്ട്രോണുകളെയും ന്യൂക്ളിയസിനെയും ബാലന്‍സ് ചെയ്യാന്‍ സഹായിക്കും. ഉദാഹരണത്തിന് ഒരു കല്ല് ചരടില്‍ കെട്ടി അതിവേഗത്തില്‍ കൂട്ടുകാര്‍ കറക്കി നോക്കുക. കല്ല് വൃത്താകൃതിയില്‍ ബാലന്‍സ് ചെയ്യുന്നത് ചരടില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന വലിവ് മൂലമാണ്. ഇത്തരത്തില്‍ സൂര്യനും ഗ്രഹങ്ങളും തമ്മില്‍ നിലനില്‍ക്കുന്ന ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലം അവക്ക് ആവശ്യമായ അഭികേന്ദ്രബലം നല്‍കുമെന്നാണ് ഫോര്‍ഡ് വിശദീകരിച്ചത്.
നീല്‍സ് ബോര്‍
1885ലാണ് ഡാനിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ നീല്‍സ് ബോറിന്‍െറ ജനനം. നീല്‍സ് ഹെന്‍ റിക് ഡേവിഡ് ബോര്‍ എന്നാണ് മുഴുവന്‍ പേര്. റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍െറ ആറ്റം മോഡലിന്‍െറ പോരായ്മകള്‍ തിരുത്തി നീല്‍സ് ബോര്‍ ആറ്റം മോഡല്‍ കൊണ്ടുവന്നു. ആറ്റം ഘടനയെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്ക് 1922ല്‍ ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേല്‍ നേടി.
ഇലക്ട്രോ മാഗ്നറ്റിക് തിയറി ഓഫ് റേഡിയേഷന്‍
ന്യൂക്ളിയസിന് ചുറ്റും ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പരിക്രമണം ചെയ്യുന്ന കാര്യം പറഞ്ഞല്ളോ. ഈ കറക്കത്തിന്‍െറ ഫലമായി ഇലക്ട്രോണിന് ത്വരണം സംഭവിക്കും. അതോടൊപ്പം വൈദ്യുത കാന്തിക തരംഗങ്ങള്‍ പുറപ്പെടുവിച്ച് ഊര്‍ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തി ന്യൂക്ളിയസിനുചുറ്റും കറങ്ങുകയും ചെയ്യും. ക്രമേണ ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യൂക്ളിയസില്‍ പതിക്കും. ഇങ്ങനെയൊരു സിദ്ധാന്തമാണ് ജയിംസ് ക്ളാര്‍ക്ക് മാക്സ്വെല്‍ ഇലക്ട്രോ മാഗ്നറ്റിക് തിയറി ഓഫ് റേഡിയേഷനിലൂടെ വിശദീകരിക്കുന്നത്. ക്ളാസിക്കല്‍ ഇലക്ട്രോ മാഗ്നറ്റിക് ലോ അനുസരിച്ച് ന്യൂക്ളിയസിന് ചുറ്റും ചലിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകള്‍ റേഡിയേഷന്‍ രൂപത്തില്‍ ഊര്‍ജം പുറത്തുവിട്ട് ക്രമേണ ന്യൂക്ളിയസില്‍ പതിക്കേണ്ടതാണല്ളോ. എന്നാല്‍, ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഒരിക്കലും ന്യൂക്ളിയസില്‍ പതിക്കുന്നില്ല. ഈ കാര്യത്തിന് തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണം നല്‍കിയത് മാക്സ്പ്ളാങ്ക് ആവിഷ്കരിച്ച ക്വാണ്ടം തിയറിയാണ്. ക്വാണ്ടം തിയറിയുടെ ചുവടുപിടിച്ചാണ് നീല്‍സ് ബോര്‍ തന്‍െറ ബോര്‍ മാതൃക തയാറാക്കിയത്.
ക്വാണ്ടം തിയറിയും മാക്സ്പ്ളാങ്കും
വൈദ്യുതി കാന്തിക വികിരണങ്ങളുടെ സ്വഭാവം വിശദീകരിക്കാനാണ് ഈ സിദ്ധാന്തം ആവിഷ്കരിച്ചത്. ഈ തിയറി അനുസരിച്ച് വൈദ്യുത കാന്തിക വികിരണങ്ങള്‍ അടങ്ങുന്ന വികിരണോര്‍ജം അനുസ്യൂതമായി ഒഴുകുന്ന തരംഗപ്രവാഹമല്ല.
ഇവ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതും പ്രസരിക്കുന്നതും പുറത്തുവിടുന്നതും തുടര്‍ച്ചയായ ഊര്‍ജ പ്രവാഹത്തിന് പകരം ഊര്‍ജത്തിന്‍െറ ചെറിയ പാക്കറ്റുകളായാണ്. ഇത്തരം ചെറിയ പാക്കറ്റുകളെ അദ്ദേഹം വിളിച്ചത് ക്വാണ്ടം എന്നാണ്. ഓരോ ക്വാണ്ടത്തിനും ഒരു നിശ്ചിത ഊര്‍ജം ഉണ്ടായിരിക്കുന്നതും ഈ ഊര്‍ജം അവയുടെ ആവൃത്തിക്ക് നേര്‍ അനുപാതത്തിലുമായിരിക്കും. ക്വാണ്ടം ഊര്‍ജത്തിന്‍െറ പൂര്‍ണ സംഖ്യാഗുണിതങ്ങളായാണ് ആഗിരണം ചെയ്യുകയോ പുറത്തുവിടുകയോ ചെയ്യുന്നത്.
ബോര്‍ മാതൃക
യാഥാര്‍ഥ്യത്തിലേക്ക്
ക്വാണ്ടം തിയറി ഉപയോഗിച്ച് വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ബോര്‍ മാതൃക ശാസ്ത്രലോകത്തിന് സ്വീകാര്യമായിരുന്നു. ബോറിന്‍െറ ആറ്റം മാതൃക ചില നിഗമനങ്ങളിലേക്ക് വെളിച്ചം പകര്‍ന്നു. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ന്യൂക്ളിയസിന് ചുറ്റും ഒരു നിശ്ചിത സഞ്ചാരപാതയുണ്ട്. ഇവയാണ് ഷെല്ലുകള്‍. ഇവക്ക് നിശ്ചിത ഊര്‍ജമുണ്ട്. എന്നാല്‍, ഓരോ ഷെല്ലിന്‍െറയും ഊര്‍ജം വ്യത്യസ്തവുമായിരിക്കും. ഷെല്ലുകള്‍ അഥവാ ഓര്‍ബിറ്റലുകളെ ഊര്‍ജനിലകള്‍ എന്ന് വിളിക്കാം.
ഹൈഡ്രജന്‍ സ്പെക്ട്രം
ഹൈഡ്രജന്‍ സ്പെക്ട്രത്തിലെ വര്‍ണരാജി രേഖകള്‍ക്ക് വിശദീകരണം നല്‍കുന്നതില്‍ റുഥര്‍ ഫോര്‍ഡിന്‍െറ ആറ്റം മോഡല്‍ പരാജയപ്പെട്ട കാര്യം വ്യക്തമാക്കിയല്ളോ. എന്നാല്‍, നീല്‍സ് ബോര്‍ പ്രസ്തുത പ്രതിഭാസത്തിന് കാരണം കണ്ടത്തെി.
ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ഉത്തേജാവസ്ഥയില്‍ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയിലേക്ക് മാറി ഊര്‍ജം ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ആറ്റം പിന്നീട് താഴ്ന്ന ഊര്‍ജനിലയിലേക്ക് മടങ്ങി വരുമ്പോള്‍ പുറംതള്ളുന്ന വിഭിന്ന തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തിലുള്ള ഫോട്ടോണുകളാണ് ഹൈഡ്രജന്‍ സ്പെക്ട്രത്തിലെ വര്‍ണരാജി രേഖകള്‍ക്ക് കാരണം.
താഴ്ന്ന മര്‍ദത്തിലെടുത്ത ഹൈഡ്രജന്‍ വാതകത്തിലൂടെ ഉന്നത വോള്‍ട്ടേജിലുള്ള വൈദ്യുതി കടത്തിവിട്ടെന്ന് കരുതുക. ഈ സമയം വാതകത്തില്‍നിന്ന് പുറത്തുവരുന്ന വികിരണങ്ങളാണ് ഹൈഡ്രജന്‍ സ്പെക്ട്രത്തിന് കാരണം.
വേവ് മെക്കാനിസം
നീല്‍സ് ബോറിന്‍െറ ആറ്റം മാതൃകയോടൊപ്പം ഉയര്‍ന്നുവന്ന സംശയങ്ങള്‍ ബോര്‍ മുന്നോട്ടുവെച്ച് നിശ്ചിത ഓര്‍ബിറ്റ് എന്ന സങ്കല്‍പ്പം തകിടം മറിച്ചു. എന്നാല്‍, അദ്ദേഹത്തിന്‍െറ ഷെല്ലുകള്‍ അഥവാ ഊര്‍ജനിലകള്‍ എന്ന തത്വം ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ചു. ഇതോടെ ബോര്‍ മാതൃകക്ക് പിന്നാലെ എര്‍വിന്‍ ഷ്റോഡിങ്ങര്‍ അവതരിപ്പിച്ച വേവ് മെക്കാനിക്കല്‍ ആറ്റം മോഡല്‍ ഏറെ ശ്രദ്ധ പിടിച്ചുപറ്റി.
ഇദ്ദേഹത്തെ പ്രസ്തുത കണ്ടത്തെലിലേക്ക് നയിച്ച കാരണങ്ങളില്‍ മുഖ്യമായത് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ദൈ്വത സ്വഭാവമായിരുന്നു.
ഫ്രഞ്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ലൂയി ഡിബ്രോളി ഈ ആശയം മുന്നോട്ടുവെക്കുകയും സി.ജെ. ഡേവിസണ്‍, എന്‍.എച്ച്. ജര്‍മര്‍ എന്നിവര്‍ ഇക്കാര്യം പരീക്ഷണത്തിലൂടെ തെളിയിക്കുകയും ചെയ്തതാണ്.
എന്താണ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ദൈ്വത സ്വഭാവം എന്നുപറയാം. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ഒരേസമയം കണങ്ങളുടെയും തരംഗങ്ങളുടെയും സ്വഭാവം പ്രകടിപ്പിക്കുന്നു എന്നതാണത്.
ഇവയോടൊപ്പം ഹെയ്സണ്‍ ബര്‍ഗ് എന്ന ജര്‍മന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ അവതരിപ്പിച്ച അനിശ്ചിതത്വ തത്വവും വേവ് മെക്കാനിസത്തിലേക്കുള്ള വേഗത കൂട്ടി. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ ന്യൂക്ളിയസിന് ചുറ്റും അതിവേഗത്തില്‍ ചലിക്കുന്ന കാര്യം അറിയാമല്ളോ.
ഹെയ്സണ്‍ ബര്‍ഗ് തന്‍െറ തത്വത്തിലൂടെ പ്രസ്താവിച്ചത് ചലിക്കുന്ന ഒരു വസ്തുവിന്‍െറയും സ്ഥാനവും പ്രവേഗവും ഒരേസമയം ഒന്നിച്ച് കണ്ടത്തൊന്‍ സാധിക്കില്ല എന്നതാണ്. ഇതനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്ഥാനവും പ്രവേഗവും കണ്ടത്തൊന്‍ സാധിക്കില്ല. അതായത് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്ഥാനം കണ്ടത്തൊന്‍ ശ്രമിച്ചാല്‍ പ്രവേഗം അനിശ്ചിതമായിരിക്കുമെന്ന് സാരം.
കടപ്പാട്-www.madhyamam.com
അവസാനം പരിഷ്കരിച്ചത് : 4/25/2020
കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍
കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍
ഒളിമ്പിക്സും ആയി ബന്ധപ്പെട്ട കൂടുതൽ വിവരങ്ങൾ
ഇന്ത്യൻ റിപ്പബ്ലിക്കുമായി ബന്ധപ്പെട്ട വിവരങ്ങൾ
