1. எரிமக் கலன் - அட்டவணை
  2. சிலிக்கன் சில்லு செய்முறை - அட்டவணை
  3. காற்றில் மாசு கட்டுப்படுத்துதல் அட்டவணை
  4. இயற்பியல் பதிவுகள் தொகுப்பு-1. அட்டவணை
  5. காலத்தின் வரலாறு - அட்டவணை
  6. சோலார் செல் அட்டவணை

Tuesday, September 30, 2008

குவாண்டம் இயற்பியல் - துகள்/எதிர்மறை துகள் (Particle/Anti particle)

எலக்ட்ரான், ப்ரோட்டான், நியூட்ரான் போன்ற எல்லா 'அடிப்படை' துகள்களுக்கும், ‘எதிர்துகள்' அல்லது ‘எதிர்மறை துகள்' என்ற Anti Particle உண்டு. இதைப்பற்றிய சில மேலோட்டமான விவரங்களைப் பார்க்கலாம்.

நமது உலகத்தில் ‘அடிப்படை' என்று விஞ்ஞானிகள் ஓரிரு நூற்றாண்டுகளுக்கு முன்பு நினைத்தது அணுக்களைத்தான். atom என்ற கிரேக்க சொல்லின் அர்த்தமே, ‘உடைக்க முடியாத' (undividable) என்பதுதான். பிறகு அணுக்களில் எலக்ட்ரான், ப்ரோட்டான் ஆகியவை இருந்ததை கண்டுபிடித்தார்கள். இந்த எலக்ட்ரான் நெகடிவ் மின்னூட்டம் (சார்ஜ்) உடையது. ப்ரோட்டான் என்பது பாஸிடிவ் சார்ஜ் கொண்டது. எலக்ட்ரானின் நிறை மிகக் குறைவு. ப்ரோட்டானின் நிறையோ எலக்ட்ரானைப் போல பல ஆயிரம் மடங்கு அதிகம்.

பொதுவாக ஒரு எலக்ட்ரானும், ஒரு ப்ரோட்டானும் ஒன்றை நோக்கி ஒன்று ஈர்க்கப்பட்டாலும், அவை இரண்டும் நேரடியாக மோதிக்கொண்டு பாசிடிவும் நெகடிவும் சேர்ந்து அழிவதில்லை. அப்படி அழிந்தால் அவற்றில் இருக்கும் ஆற்றல், ஒளியாக, மின்காந்த அலைகளாக வரவேண்டும். ஆனால் அப்படி நடப்பதில்லை. அதற்கு பதிலாக எலக்ட்ரானானது, ப்ரோட்டானை சுத்தி வந்து, ஹைட்ரஜன் அணுவாகத்தான் ஆகிறது. இது ஏன் என்பது பற்றி குவாண்டம் இயற்பியல் விளக்குகிறது.

குவாண்டம் இயற்பியல் உருவான சமயத்தில், பால் டிராக் (Paul Dirac) என்பவர், எலக்ட்ரான்கள் பற்றியும், அவற்றின் தன்மையையும் விளக்க கணித சமன்பாடுகளை உருவாக்கினார். அப்போது, அந்த சமன்பாடுகளுக்கு இரண்டு விடைகள் வந்தன. ஒன்று எலக்ட்ரானின் தன்மைகளை சரியாக சொன்னது. இன்னொன்று, எலக்ட்ரான் போலவே, ஆனால் பாசிடிவ் சார்ஜ் இருக்கும் என்று வந்தது. அதுவரை அந்த மாதிரி ஒரு துகளை ஆராய்சியாளர்கள் கண்டுபிடிக்கவில்லை. இந்த துகளுக்கு, பாசிட்ரான் (positron, அதாவது பாசிடிவ் எலக்ட்ரான் என்பதன் சுருக்கம்) என்று பெயர் வைத்தார்கள். பிறகு, சோதனைக் கூடத்தில் அவற்றை கண்டுபிடிக்க முடிந்தது.

பாசிட்ரானுக்கும், ப்ரோட்டானுக்கும் நிறைய வித்தியாசம் உண்டு. பாசிட்ரானின் நிறை, எலக்ட்ரானின் நிறையைப் போல. ப்ரோட்டானோ பல மடங்கு அதிக நிறை கொண்டது. சொல்லப்போனால், பாசிட்ரானுக்கும் ப்ரோட்டானுக்கும் சம்பந்தமே இல்லை என்றுதான் சொல்ல வேண்டும். ஒரு ப்ரோட்டானும் எலக்ட்ரானும் பக்கத்தில் வந்தால் ஒரு பாசிட்ரானும், ஒரு எலக்ட்ரானும் பக்கத்தில் வந்தால், அவை ஈர்க்கப்பட்டு, ஒன்று சேர்ந்து அழிந்து விடும். இங்கு பாசிட்ரான் என்பது ‘எதிர்துகள்' ஆகும். அவற்றின் மொத்த ஆற்றலும், மின்காந்த அலைகளாக வெளி வரும்.

இதைப் போலவே, ப்ரோட்டானுக்கும் ‘ஆன்டி ப்ரோட்டான்' (anti proton) என்று ஒரு துகள் உண்டு. இதற்கு ப்ரோட்டானைப் போலவே நிறை, ஆனால்,நெகடிவ் சார்ஜ் இருக்கும். எதிர்மறை துகள் என்றால், ஒவ்வொரு துகளுடனும் சேர்ந்து ‘முற்றிலும் அழியக் கூடிய' துகள், ‘அழிந்து ஆற்றலை மின்காந்த அலையாக வெளியிடும் துகள்' என்று சொல்லலாம். ஒரு துகளுக்கு, சார்ஜ் இருந்தால், அதன் எதிர் துகளுக்கு ஆப்போசிட் சார்ஜ் இருக்கும். சரி, துகளுக்கு சார்ஜ் இல்லாவிட்டால்?

நியூட்ரான் என்பது சார்ஜ் இல்லாத , நியூட்ரலான துகள்.இதற்கும் ஆன்டி நியூட்ரான் என்ற எதிர்துகள் உண்டு. அதற்கு சார்ஜ் கிடையாது, நிறை நியூட்ரான் போலவே இருக்கும். இதுவும் நியூட்ரானும் பக்கத்தில் வந்தால், இரண்டும் அழிந்து , ஆற்றலானது மின்காந்த அலையாக (பெரும்பாலும் காமா கதிர்களாக) வந்துவிடும்.

எனவே, எல்லா துகள்களுக்கும் எதிர்துகள்கள் என்று ஒன்று உண்டு. அவற்றின் நிறை, துகளின் நிறையாகவே இருக்கும். துகளுக்கு நிறையே இல்லாவிட்டால்? உதாரணமாக, ஃபோட்டான் (photon) எனபது நிறை இல்லாத துகள்.

இப்போது, போட்டான் (ஒளி) என்பதற்கு எதிர்துகள் உண்டா? நிச்சயமாக உண்டு. ஒரு போட்டானுக்கு, இன்னொரு போட்டானே எதிர்துகளாகும். இதை புரிந்து கொள்ள எடுத்துக்காட்டாக, ஒளியை மின்காந்த அலை என்று எடுத்துக்கொள்வோம். அலைக்கு கட்டம் (phase) என்பது உண்டு. இன்னொரு அலையை, இதற்கு சரியாக 180 டிகிரி மாறுபட்ட கட்டத்தில் கொண்டுவந்தால், ஒளி குறுக்கீடு (destructive interference)ஏற்படும். இப்போது, நாம் கொண்டுவந்த இரண்டாவது அலையும் ஒரு போட்டான் தான். அதனால், ஒரு போட்டானுக்கு, எதிராக சரியான கட்டத்தில் வரும் இன்னொரு போட்டானை எதிர்துகள் என்று சொல்லலாம்.

நமக்கு தெரிந்தவரை, அண்டத்தில் துகள்கள் அதிகம் இருக்கின்றன, எதிர்துகள்கள் மிகக் குறைந்த அளவு இருக்கின்றன. இதற்கு காரணம் மிகச் சரியாக சொல்ல முடியவில்லை. இதுபற்றி காலத்தின் வரலாறு என்ற பதிவில் இன்னும் சில பதிவுகள் கழித்து, பார்க்கலாம் (கேட்கலாம்).

”துகளுக்கும், எதிர்துகளுக்கும் என்ன தொடர்பு? ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி அழியலாம் என்பது மட்டும்தானா? ” என்று கேட்டால், ..... “வேறு விதத்திலும் துகள்/எதிர்துகள் தொடர்பு உண்டு. ஒத்த தன்மை அல்லது symmetry என்ற பண்பை பார்க்கும்பொழுது, துகள், எதிர்துகள் இரண்டையும் வைத்துப் பார்க்கும்பொழுது உலகத்தில் symmetry இருக்கிறது ”என்று பதில் சொல்லலாம்.

Symmetry என்றால் இங்கு என்ன அர்த்தத்தில் சொல்கிறோம்? இதற்கும் துகள்/எதிர்துகளுக்கும் என்ன தொடர்பு?

இப்போது, எலக்ட்ரான், ப்ரோட்டான் ஆகியவைதான் மிகச் சிறிய துகள்களா? இல்லை, இவற்றை விட சிறிய துகளாக, குவார்க் என்று இருப்பதாகவும், அவற்றில் பல வகைகள் உண்டு என்றும் விஞ்ஞானிகள் சொல்கிறார்கள். இவை எல்லாம் குவாண்டம் இயற்பியல் அடிப்படையில் வந்தவை. இந்த குவார்க் பற்றி நமக்கு என்ன தெரியும்?

இவை அடுத்த பதிவில்.

2 comments:

ஜுர்கேன் க்ருகேர் said...

எளிய தமிழில் அருமையாக விளக்கி உள்ளீர்.
நன்றி.,

S. Ramanathan said...

நன்றி ஜூர்கேன் க்ருகேர் அவர்களே.