கடந்த தொடரில் நாம் அணுக்கரு கதிர்வீச்சின் பயன்பாடுகள் குறித்தும், தொலைக் காட்டி மற்றும் நுணுக்குக் காட்டிகள் கண்டு பிடிப்பு அறிவியலில் ஏற்படுத்திய முன்னேற்றம் குறித்தும் பார்த்தோம். கடந்த தொடருக்கான இணைப்பு -
அணுக்கரு : நம் கண்ணுக்குத் தெரியும் சின்னஞ்சிறு உலகம்! : பாகம் 3
அதன் தொடர்ச்சி இனி,
முகப்பு படம் - எலெக்ட்ரோன் நுணுக்குக் காட்டி (Electronic Microscope)
வெறும் கண்ணால் அவதானிக்கப் படக்கூடிய எமக்குப் பரிச்சயமான மிகச் சிறிய அலகு மில்லிமீட்டர் (mm) ஆகும். இது 1 மீட்டரின் 1/1000 பங்காகும். ஆனால் நுணுக்குக் காட்டியால் (Microscope) அவதானிக்கப் படக் கூடிய மிகச் சிறிய அளவீடு மைக்ரோன் (Micron) எனப்படுகின்றது. இது 1 மீட்டரின் மில்லியனில் ஒரு பங்கு அல்லது மில்லிமீட்டரின் 1/1000 பங்காகும்.
எமது உடலில் உள்ள சிவப்பு இரத்தக் கலமானது (Red Blood Cell) 7 மைக்ரோன் அளவுடையதாகும். ஒரு சாதாரண பக்டீரியம் 1 மைக்ரோன் விட்டமுடையது ஆகும். ஆனால் சாதாரண காய்ச்சல் உட்பட எமது உடலில் பெரும் நோய்களை ஏற்படுத்தும் வைரஸானது 1/100 பங்கு மைக்ரோனை விடப் பல அலகுகள் அளவில் சிறியதாகும். ஆனால் அனைத்துப் பொருட்களினதும் அடிப்படைக் கூறான அணு (Atom) இந்த வைரஸை விடப் பல மடங்கு சிறியதாகும். ஒரு அணுவானது அதிகபட்சம் ஒரு மைக்ரோனின் 1/10 000 மடங்கு மிகச்சிறியதாகும். இதனால் ஒரு வைரஸில் சுமார் பில்லியன் அணுக்கள் வரை காணப்படும்.
மேலும் ஒரு ஒப்பீட்டுக்கு ஒரு குவளைத் தண்ணீரில் (Glass of Water) இருக்கும் அணுக்களின் எண்ணிக்கை பூமியிலுள்ள அனைத்து சமுத்திரங்களிலும் எத்தனை குவளைத் தண்ணீர் இருக்க முடியுமோ அதை விட அதிகமாகும். ஆனால் நாம் இந்தக் கட்டுரையில் ஆழமாகப் பார்க்கக் கூடிய அணுக்கருவின் அடிப்படைக் கூறுகள் இந்த அணுவை விடப் பன்மடங்கு சிறியவை என்பதை நினைவில் கொள்ளுங்கள். அணுவொன்றின் மையத்தில் சடத்தாலும், சக்தியாலும் கட்டுப்பட்டு இருக்கும் அணுக்கருவானது (Nucleus) அணுவை விட 1/10 000 மடங்கு சிறியதாகும்.
அப்படியனால் பிரபஞ்சத்தில் மிக மிகச் சிறிய கூறுக்கான எல்லை என்னவென்ற கேள்வி உங்களுக்கு எழலாம். உண்மையில் பிளாங் மாறிலி (Plank Length) எனப்படும் இந்த எல்லையானது (Limit) பௌதிகவியலின் புரிதல்கள் சிதறும் ஒரு இடமாகும். இந்த பிளாங் மாறிலி, நிச்சயமின்மைக் கொள்கை போன்ற குவாண்டம் பௌதிகவியல் ரீதியிலான அணுவை விட மிகச் சிறிய கூறுகளுக்கான அணுகுமுறைகளைப் இனிவரும் கட்டுரைகளில் படிப்படியாகப் பார்ப்போம்.
எமது பார்வை வீச்சை அதிகரிக்கும் நுணுக்குக்காட்டியால் ஒரு பக்டீரியத்தைப் பார்க்க முடியும் என்ற போதும் அதனால் வைரஸ் இனையோ அல்லது அதை விடச் சிறிய அணுக்களையோ பார்வையிட முடியாது. இதற்குக் காரணம் எமது பார்வைத் திறனுக்கு முக்கியமாக இருக்கும் ஒளியின் பண்பு ஆகும். ஒளியானது (Light), மின்காந்த கதிர்வீச்சின் (Electromagnetic Radiation) ஒரு வெளிப்பாடாகும்.
கண்ணுக்குத் தெரியும் இந்த ஒளி தவிர வானொலி அலைகள் (Radio Waves), அகச்சிவப்புக் கதிர்கள் (Infrared radiation), புற ஊதாக் கதிர்கள் (Ultraviolet radiation), எக்ஸ்ரே (X rays), காமாக் கதிர்கள் (Gamma rays) போன்றவையும் மின்காந்தக் கதிர்களே ஆகும். இந்த அனைத்துக் கதிர்களும் வெற்றிடத்திலும் ஓர் அலை (Wave) போன்று பரவும். ஆனால் கதிர்வீச்சு வெளிப்படுத்தும் சக்திக்கு ஏற்ப இந்த ஒவ்வொரு கதிரினதும் அலைநீளம் (Wave lenght) வேறுபடும்.
முதன்முதலில் 19 ஆம் நூற்றாண்டில் தோமஸ் யங் என்ற விஞ்ஞானி ஒளிக்கு அலைப் பண்பு இருப்பதைக் கண்டு பிடித்தார். கண்ணுக்குத் தெரியும் ஒளியின் அலைநீளம் ஒரு மைக்ரோனின் அரைப் பங்காகும். எனவே 1/2 மைக்ரோனை விட சிறிய பொருட்களை ஒளி போன்ற அலை நீளம் குறைந்த மின்காந்தக் கதிர்களைக் கொண்டு அல்லது எந்தவொரு ஆப்டிக்கல் நுணுக்குக் காட்டியாலும் நாம் பார்க்க முடியாது.
இதனால் 1940 ஆமாண்டு எலெக்ட்ரோன் நுணுக்குக் காட்டி கண்டுபிடிக்கப் படும் வரை நாம் வைரஸ்களை உற்று நோக்கி அவற்றை வகைப் படுத்த முடியாது இருந்தது.
அணுக்களின் கட்டமைப்பில் முக்கிய பாகங்களில் ஒன்றான எலெக்ட்ரோன்களின் அலைப் பண்பு 1892 ஆமாண்டு பிறந்த பிரெஞ்சு விஞ்ஞானியான லூயிஸ் விக்டர் பியெர்ரே ராய்மொண்ட் டுக் டே புரோக்லியினால் கண்டுபிடிக்கப் பட்டது. இக்கண்டுபிடிப்பே இன்று மருத்துவத் துறையில் புரட்சிகரமான முன்னேற்றத்துக்கு வழிவகுத்திருக்கும் எலெக்ட்ரோன் நுணுக்குக் காட்டியின் (Electron Microscope) உருவாக்கத்துக்கு அடிப்படையாக அமைந்துள்ளது.
எலெக்ட்ரோனின் அலைநீளம் 1.37 * 1/10000000000 மீட்டர் அதாவது ஒரு மைம்ரோனை விடவும், ஒளியின் அலை நீளத்தை விடவும் பல மடங்கு குறைவானதாகும். எலெக்ட்ரோனானது அலைப் பண்பைக் கொண்டிருப்பதுடன் எலெக்ட்ரிக் மின்னேற்றத்தையும் (Electric Charge) இனையும் கொண்டிருப்பதால் எலெக்ட்ரோன் கற்றைகள் (Electric Beams) மூலமாக மின்காந்த வில்லையினை (Magnetic Lens) உருவாக்க முடியும். இதுவே எலெக்ட்ரோனிக் நுணுக்குக் காட்டியினை வடிவமைக்கின்றது. ஆனாலும் இதில் பெறப்படும் படம் சாதாரண நுணுக்குக் காட்டிக்கு ஒப்பான விளங்குதிறனையே (Resolution) கொண்டிருக்கும்.
எலெக்ட்ரோன்கள் அலையின் பண்பையும், துணிக்கையின் பண்பையும் என இரு பண்புகளையுமே கொண்டுள்ளன. இதன் பயன்பாடு குறித்துப் பிறகு பார்ப்போம். இப்போது அணுக்கட்டமைப்பு தொடர்பாக சிறிதாகிக் கொண்டே வரும் கூறுகள் பற்றிய மேலே உள்ள விளக்கப் படத்தின் அறிமுகத்தைப் பார்ப்போம்.
A. ஒரு அணுவைச் சுற்றி புள்ளிவிபர முகில்களைப் போன்று எலெக்ட்ரோன்களது சக்தி மட்டம் அமைந்திருக்கும். நடுவே இருக்கும் அணுக்கரு (Nucleus) அணுவை விட 10 000 மடங்கு சிறிய விட்டத்தைக் கொண்டிருக்கும்.
B. அணுக்கரு புரோட்டோன்கள் (Protons - Red) மற்றும் நியூட்ரோன்களால் (Neutrons - Blue) ஆனது.
C. புரோட்டன்கள் 3 குவார்க்குகளால் ஆனது. ( இரு Quarks - Up மற்றும் 1 Quark - Down) இவை ஒருபோதும் தனித்து வெளிப்பட முடியாதவை.
D. இவற்றை விட மிக மிக அடிப்படையான கூறுகள் ஆய்வு கூடத்தில் இதுவரை நிரூபிக்கப் படாத ஆனால் வலுவான கொள்கையாக இருக்கும் Super Strings அல்லது Branes ஆகும். குவார்க்குகள், எலெக்ட்ரோன்கள் உட்பட குறிப்பிட்டுச் சொல்லக் கூடிய அனைத்து துணிக்கைகளும் நினைத்துப் பார்க்க முடியாத மிகச் சிறிய இழைகளால் (Strings) ஆனவை.
இதன் தொடர்ச்சியை அடுத்த வாரமும் எதிர்பாருங்கள்...
நன்றி, தகவல் : Nucleus 'a trip into the heart of matter'
- 4தமிழ்மீடியாவுக்காக நவன்
