೧. ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ
೨. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್
೩. ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್
೪. ಬೈಜಿಕ ಬಂಧಕ ಶಕ್ತಿ
೫. ಬೈಜಿಕ ದ್ರವ್ಯಾಂತರಣ
೬. ಬೈಜಿಕ ವಿದಳನ
೭. ಬೈಜಿ ಕ ಸಂಲಯನ
೮. ಬೈಜಿಕ ಮಾದರಿಗಳು
೯. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ನ ಕೆಲವು ಗುಣಗಳು

. ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ

ಬೈಜಿಕ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನ  ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಮೂಲಧಾತುಗಳ  ಅಧ್ಯಯನದೊಂದಿಗೆ ಶುರುವಾಯಿತು. ೧೮೯೫ರಲ್ಲಿ   ಫ್ರಾನ್ಸಿನ ಹೆನ್ರಿ ಬೆಕೆರೆಲ್  ಯುರೇನಿಯಮ್ ಮೂಲಧಾತುವನ್ನು ಒಳಗಂಡ ಕೆಲವು ಮಿಶ್ರಣಗಳುಳ್ಳ  ಸ್ಫಟಿಕಗಳಿಂದ ಛಾಯಾಚಿತ್ರದ  ಪಟಲಗಳು  ಮಂಜಾಗಿದ್ದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ   ಯುರೇನಿಯಮ್ ನಿಂದ  ಯಾವುದೋ ಕಿರಣಗಳು ಹೊರಬಂದು ಪಟಲದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ನಡೆದಿರಬೇಕು   ಎಂದು ಗುರುತಿಸಿದರು.  ಇದನ್ನು ಮೇರಿ  ಮತ್ತು ಪಿಯರ್ ಕ್ಯೂರಿ ಸ್ಪಷ್ಟೀಕರಿಸಿದ್ದಲ್ಲದೆ ಥೋರಿಯಮ್  ಪೊಲೋನಿಯಮ್,  ರೇಡಿಯಮ್  ಮೂಲಧಾತುಗಳಿ೦ದ  ಕೂಡ ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು..  ಈ  ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಗಾಗಿ  ೧೯೦೩ರಲ್ಲಿ ಬೆಕೆರೆಲ್‌ರಿಗೆ  ಮತ್ತು ಕ್ಯೂರಿ ದಂಪತಿಗಳಿಗೆ  ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಸಿಕ್ಕಿತು.

ಕ್ಯೂರಿ ದಂಪತಿಗಳು  ವಿಕಿರಣಶೀಲ  ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚು  ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು.  ಆದರೆ ನ್ಯೂಜಿಲೆಂಡಿನಿಂದ ಕೇಂಬ್ರಿಜ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯಕ್ಕೆ ಬಂದ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್  ರುಥರ್ಫೋಡ್೯   ಮೂಲಧಾತುವಿನಿಂದ   ಹೊರಬರುವ ಕಿರಣಗಳ ಬಗ್ಗೆ  ಕೇಂದ್ರೀಕರಿಸಿ   ಸಾಡಿಯವರ ಜೊತೆ  ೧೮೯೮ರಲ್ಲಿ ಅನೇಕ  ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು  ನಡೆಸಿ ಎರಡು ರೀತಿಯ ಕಿರಣಗಳು – ಆಲ್ಫ ಮತ್ತು ಬೀಟ – ಹೊರಬರುತ್ತವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದರು.   ವಿಕಿರಣಪಟು ಕ್ಷಯ  ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ರುದರ್ಫೊರ್ಡ್ ಒಂದು ಸೂತ್ರವನ್ನೂ  ಕೊಟ್ಟರು.

N =N(0)  exp( –λ   * t)  ಮತ್ತು   T = 0.6931/  λ  — (೧)

 ಇದರ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರಾರಂಭದಲ್ಲಿ  N(0)  ಪರಮಾಣುಗಳಿದ್ದರೆ   ‘ t’  ಸಮಯದ ನಂತರ N  ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪರಮಾಣುಗಳು  ಮಾತ್ರ ಇರುತ್ತವೆ  ಇದರಲ್ಲಿ  λ ವನ್ನು   ವಿಘಟನಾ ಸ್ಥಿರಾಂಕ ( disintegration constant) ವೆಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಕ್ಷಯಕ್ಕೆ   ಬೇಕಾದ   T  ಸರಾಸರಿ  ಅವಧಿ (mean life time) ಯನ್ನು  ಎರಡನೆಯ  ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಲೆಕ್ಕ  ಮಾಡಬಹುದು .

ಚಿತ್ರ (೧.೧) : ಎಕ್ಸ್ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಕಾಲ ಮತ್ತು ವೈ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ  ಸಂಖ್ಯೆ

ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ ವಿಘಟನಾ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು ಹೇಗೆ ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ. ;ಅದರ ಮೌಲ್ಯ ಕಡಿಮೆ ಇದ್ದಲ್ಲಿ ಮೂಲಧಾತು ನಿಧಾನವಾಗಿ ಕ್ಷಯಿಸುತ್ತದೆ.

ಒಂದು ವಿಕಿರಣಶೀಲ  ಮೂಲಧಾತು ತನ್ನ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಅರ್ಧ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಅರ್ಧ  ಆಯುಷ್ಯ   (‘ಹಾಫ್ ಲೈಫ್’) ಎಂಬ ಹೆಸರು . ಈ  ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ಮೂಲ ಪರಮಾಣು ಕ್ಷಯಿಸಿ ಬೇರೆ ಪರಮಾಣುವಾಗುವ ಸಂಭವ ಶೇಖಡ ೫೦ (೫೦%). ಇದರ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರಾರಂಭದಲ್ಲಿ ೨೦ ಮೂಲ ರೇಡಾನ್  ಪರಮಾಣುಗಳಿದ್ದರೆ   ಅರ್ಧ ಆಯುಷ್ಯದ ನಂತರ  ಸುಮಾರು ಹತ್ತೇ ಪರಮಾಣುಗಳು ಉಳಿದಿರುತ್ತವೆ. ಮತ್ತೆ ಅಷ್ಟೇ ಸಮಯದ ನಂತರ  ಸುಮಾರು ಐದೇ ಪರಮಾಣುಗಳು ಉಳಿಯುತ್ತವೆ. ರೇಡಾನ್  ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಈ ಅರ್ಧ ಆಯುಷ್ಯ ೫೫ ಸೆಕೆಂಡುಗಳಾದರೆ , ಯುರೇನಿಯಮ್, ರೇಡಿಯಮ್, ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿ ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಅಗಾಧ; ೪ ಬಿಲಿಯ  ಮತ್ತು  ೧೬೦೦ ವರ್ಷಗಳು,! ಇಷ್ಟು ಅಗಾಧ ಸಮಯವನ್ನು  ಹೇಗೆ ಅಳೆದರು? ಮೂಲ ಪರಮಾಣು  ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಪತ್ತಿ ಮಾಡುತ್ತಿರುವಾಗ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಒಂದು ನಿದಿ೯ಷ್ಟ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಿದೆ  ಎಂದು ಏಣಿಸಬಹುದು. ಇದರಿಂದ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡಿನಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಪರಮಾಣುಗಳು ಕ್ಷೀಣಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬರುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ಅದರ ’ಅರ್ಧ ಆಯುಷ್ಯ’  ಲೆಕ್ಕ ಮಾಡಬಹುದು.  ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ  ಮೂಲಧಾತುಗಳು ತಮಗೆ ತಾವೆ ಇತರ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುವುದರಿಂದ   ಇದಕ್ಕೆ ‘ನೈಸರ್ಗಿಕ  ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ್ವ  (ನ್ಯಾಚುರೆಲ್ ರೇಡಿಯೊ ಆಕ್ಟಿವಿಟಿ)’ ಎ೦ಬ ಹೆಸರು ಬಂದಿತು.

ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವವನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು   ಈ  ಅಳತೆಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುತ್ತಾರೆ. :  ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 37 ಬಿಲಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಕ್ಷೀಣವಾಗುವ ಅಳತೆಗೆ ಕ್ಯೂರಿ ಎ೦ಬ ಹೆಸರು.  ಇದು ೧ ಗ್ರಾಮ ರೇಡಿಯಮ್ ನಿಂದ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡಿನಲ್ಲಿ ವಿಘಟನೆಗೊಳ್ಳುವ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ . ಸಾಮಾನ್ಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಗೆ ಈ  ಅಳತೆ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚು –  ಆದ್ದರಿಂದ ಮಿಲಿ ಕ್ಯೂರಿ, ಮೈಕ್ರೊ ಕ್ಯೂರಿ ಇತ್ಯಾದಿ ಅಳತೆಗಳು ಪ್ರಾರಂಭವಾದವು.  ಇಂದು ಹೆಚ್ಚು ಉಪಯೋಗದಲ್ಲಿರುವ ಅಳತೆ – ಬೆಕೆರೆಲ್. ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಒಂದು ಪರಮಾಣು  ಕ್ಷೀಣಿಸಿದರೆ ಅದಕ್ಕೆ ಒಂದು ಬೆಕೆರೆಲ್ ವಿಕಿರಣವಿದೆ ಎಂದು ಅಥ೯.  ಇದಲ್ಲದೆ ಪರಮಾಣು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿನ ಕಣಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳಿಗಾಗಿ  ಹೊಸ  ಅಳತೆ ಹುಟ್ಟಿಕೊಂಡಿತು. ಐನ್ಸ್‌ಟೈನರ   ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೂ  ಶಕ್ತಿಗೂ  ಸ೦ಬಂಧವನ್ನು  ಮಂಡಿಸಿದ ನಂತರ  ಇವೆರಡರ ಅಳತೆ ಒಂದೇ ಆಯಿತು. ಈ ಅಳತೆಯ ಹೆಸರು  ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್ ( Electron Volt).  ಇದು ಒಂದು ವೋಲ್ಟ್  ವಿದ್ಯುತ್  ವಿಭವ (Potential) ಶಕ್ತಿ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ  ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಣ ಚಲಿಸಿದಾಗ  ಪಡೆಯುವ ಶಕ್ತಿ. ಇದನ್ನು ಇ.ವಿ. ಎಂದು ಮೊಟಕಾಗಿ ಬರೆಯಬಹುದು. ಈ ಮಾಪನದಲ್ಲಿ ಸಾಧಾರಣ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿ ಸುಮಾರು ೧ ಇವಿ; ಹಾಗೆಯೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ  ಸುಮಾರು ೫ ಲಕ್ಷ ಇ.ವಿ.ಗಳು.  ಸಾಧಾರಣ ವಸ್ತು ಪ್ರಪಂಚದ ಪರಿಚಿತ ಅಳತೆಯಾದ ಒಂದು ಅರ್ಗ್  ಒಂದು ಟಿ.ಇ.ವಿ ( = ಸಾವಿರ ಬಿಲಿಯ(ಬಿಲಿಯ = ಸಾವಿರ ಮಿಲಿಯ))ಗೆ ಸಮ ! ಇದು  ವೇಗದಿಂದ ನಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಇರುವೆಯ ಶಕ್ತಿಗೆ ಸಮ; ಆದರೆ ಇರುವೆ ಅನೇಕ ( = ೧೦**೨೨) ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಮುದ್ದೆ  !  ಸ೦ಖ್ಯೆ ೧೦೦ ಅನ್ನು ಇಂದಿನ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ ೧೦**೨ ಎಂದೂ ೧೦೦೦ ವನ್ನು ೧೦**೩ ಎಂದೂ  ೧೦೦೦೦೦ (ಲಕ್ಶವನ್ನು) ೧೦**೫ ಎಂದೂ  ಬರೆಯಬಹುದು  ಆದ್ದರಿಂದ  ಮಿಲಿಯ (ಎಮ್ಇವಿ) , ಬಿಲಿಯ (ಜಿಇವಿ)  ತ್ರಿಲಿಯ ಟಿ ಇವಿ) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವೋಲ್ಟ್‌ಗಳನ್ನು (೧೦**೬, ೧೦**೯ ಮತ್ತು ೧೦**೧೨ ) ಎಂದೂ ಬರೆಯಬಹುದು)

 (೧) ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳು

ಒಂದು ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಮೂಲಧಾತು ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೊರಸೂಸಿದ ನಂತರ ಅದರ ಪರಮಾಣು ರಾಶಿ (ಅಟಾಮಿಕ್ ಮಾಸ್ ನಂಬರ್ )  ಯ ಮೌಲ್ಯ ಮೊದಲಿಗಿಂತ   ನಾಲ್ಕು  ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಹಾಗೇ ಪರಮಾಣು  ಸಂಖ್ಯೆ  (ಅಟಾಮಿಕ ನಂಬರ್)  ಮೂಲ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆಗಿಂತ  ೨ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

Ra (222,88) —> He(4,2) + Rn (218,86) ——(2)

 ಮೇಲಿನ ಉದಾಹರಣೆಯಲ್ಲಿ ೨೨೨ ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಮತ್ತು ೮೮ ಪರಮಾಣು  ಸಂಖ್ಯೆ ಇರುವ ರೇಡಿಯಮ್ (Ra) ಪರಮಾಣು ಕ್ಷಯಿಸುವಾಗ  ನಾಲ್ಕು ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಮತ್ತು ೨ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಇರುವ ಒ೦ದು ಆಲ್ಫ ಕಣ (He)ವನ್ನು ಹೊರಸೂಸಿ  ೨೧೮ ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಮತ್ತು ೮೯ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಇರುವ  ರೇಡನ್(Rn)  ಪರಮಾಣುವಿಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ  ಆಲ್ಫ ಕಣ ಮತ್ತು  ಹೀಲಿಯಮ್‌ ಪರಮಾಣು ಒಂದೇ ಎಂದು  ತಿಳಿಯಿತು . ಈ ವಿಕಿರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ  ವಿಶೇಷ  ಒಂದು ಕಣ ಮಾತ್ರ ಹೊರಬರದೆ ಕಣದ ಗುಂಪು  (೨ ಪ್ರೋಟಾನ್ + ೨ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್) ಹೊರಬರುತ್ತದೆ.  ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳಿಗೆ ತೆಳುವಿನ ಅಲೂಮಿನಿಯಮ್ ಹಾಳೆಯನ್ನೂ  ಬೇಧಿಸುವ ಶಕ್ತಿ ಇಲ್ಲ.  ಸೌರಮಂಡಲ  ನಿರ್ಮಿತವಾದಾಗ ಭೂಮಿಯಿಂದ ಲಘುದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಜಲಜನಕ  ಮತ್ತು ಹೀಲಿಯಮ್ ಹೊರಟು ಹೋದವು. ಸೌರವರ್ಣಪಟಲದಲ್ಲಿ ಅಪರಿಚಿತ ರೇಖೆಯನ್ನು ಕಂಡಾಗ ಅದು ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿ ಕಾಣದ ಹೀಲಿಯಮ್ ಅನಿಲದಲ್ಲಿನ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಿಂದ  ಉಂಟಾದದ್ದು  ಎಂದು ತಿಳಿಯಿತು . ಆದ್ದರಿಂದ  ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿ ಕಾಣಬರುವ ಸ್ವಾಭಾವಿಕ ಹೀಲಿಯಮ್ ಪರಮಾಣುಗಳೆಲ್ಲಾ ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಂದ  ಹೊರಬಂದಿರುವುದು. ಆಲ್ಫ ವಿಕಿರಣ ಕ್ಷಯ ಕಂಡು ಬರುವುದು ಸ್ವಲ್ಪ ಹೆಚ್ಚು  ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ  ಮೂಲಧಾತುಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ.; ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ನಿಕಲ್ ಪರಮಾಣುವಿನದಕ್ಕಿಂತ  ಹೆಚ್ಚು  ಇರಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.ವಿಕಿರಣ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಗೈಗರ್-ನಟ್ಟಲ್ ನಿಯಮಗಳನ್ನೂ ಅನುಸರಿಸುತ್ತದೆ.  ವಿಘಟನಾ ಸ್ಥಿರಾಂಕಕ್ಕೂ  ಮತ್ತು ಹೊರಬರುವ ಅಲ್ಕ್ಫಕಿರಣಗಳ ಶಕ್ತಿಗೂ ಸಂಬಂಧ ಕಂಡುಬಂದ ನ೦ತರ ಈ ನಿಯಮವನ್ನು ಮ೦ಡಿಸಲಾಯಿತು. ಇದರ ಪ್ರಕಾರ ಕಡಿಮೆ ಆಯುಷ್ಯವಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯ ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊರಕಳಿಸುತ್ತದೆ.

ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳಿಗೆ ೮ ಎಮ್.ಇ.ವಿ. ಶಕ್ತಿ ಇರುತದೆ. ಆದರೆ ಪರಮಾಣುವಿನ ಸುತ್ತ ವಿಭವ ಪ್ರತಿಬಂಧ (ತಡೆ) ವಿದ್ದು  (ಪೊಟೆನ್ಶಿಯಲ್ ಬ್ಯಾರಿಯರ್)  ಅದರ ಮೌಲ್ಯ   ೨೬ ಎಮ್.ಇ..ವಿ ಇರುವುದರಿಂದ ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳು ಈ ವಿಭವವನ್ನು ಮೀರಿ  ಹೊರಬರಲು ಆಗುವುದಿಲ್ಲ.  ಆದ್ದರಿಂದ ಅವು ಹೇಗೆ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ ಎಂದು  ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು  ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಚಲನಶಾಸ್ತ್ರದ ಹೊಸ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಬೇಕಾಗಿದ್ದು ಆ  ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದವರು  ಜಾರ್ಜ್ ಗಾಮೋವ್.  ಈ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ  ಆಲ್ಫಕಣ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನಿಂದ ಸುರಂಗ  (ಟನೆಲಿಂಗ್) ಕೊರೆದು ಹೊರಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗೆ  ಸುರಂಗ ಪರಿಣಾಮ (ಟನೆಲಿಂಗ್) ಎ೦ಬ ಹೆಸರಿದ್ದು ಹಲವಾರು ಅಧ್ಯಯನಗಳಲ್ಲಿ  ಇದು ಮುಖ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಮೂಲ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾದ  ಬೈಜಿಕ ಸಂಲಯನ ದಲ್ಲಿ  ಇದು ಮುಖ್ಯ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತದೆ . ಈ ಸುರಂಗ ಪರಿಣಾಮದಿಂದಾಗಿ  ಆಲ್ಫಕಣ ಕ್ಷಯಕ್ಕೆ  ವಿವಿಧ ಅರ್ಧ ಆಯುಃಷ್ಯಗಳು ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ.

(೨)  ಬೀಟಾ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಮಾ ಕಿರಣಗಳು

ಚಿತ್ರ (೧.೨) ಬೀಟಾ ಕ್ಷಯದ

ಉದಾಹರಣೆಗಳು:- ಇಂಗಾಲ(೧೪)  ಸಾರಜನಕ (೧೪) ಕ್ಕೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇದರ ಜೊತೆ ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ ಕಣ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪೂರ್ತಿ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಂಡಾಗ   ಪ್ರತಿರೋಧಿ  ಆಂಟಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ  ಎಂಬ ಕಣವೂ ಹೊರಬರುತ್ತದೆ  ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಲಾಯಿತು. ಇದೇ ರೀತಿ ಇಂಗಾಲ(೧೦) ಬೋರಾನ (೧೦)ಗೆ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಂಡು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಕಣ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣ ಹೊರಬರುತ್ತವೆ. ಆಂಟಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ, ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣದ ಪ್ರತಿರೋಧಿ ಕಣ.

ಬೀಟಾ ಕಣ ಕ್ಷಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ  ಮೂಲ ಪರಮಾಣುವಿಗಿಂತ ಅಂತಿಮ ಪರಮಾಣುವಿನ ವಿದ್ಯುದಂಶ   ಮೌಲ್ಯದಲ್ಲಿ  ಒಂದು ಹೆಚ್ಚು ಇದ್ದರೂ  ಅದರ ರಾಶಿ ಬದಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ.  ಇದರಲ್ಲಿ ಹೊರಬರುವ ಕಣಕ್ಕೆ  ಋಣವಿದ್ಯುದಂಶದ ಮೌಲ್ಯ ಒಂದು ಇದ್ದಿದ್ದರಿಂದ  ಅದನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಎಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಯಿತು (ಚಿತ್ರ ೨) . ಉದಾಹರಣೆಗೆ :  ಬೀಟಾ ಕ್ಷಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಇಂಗಾಲ ಸಾರಜನಕವಾಗಿ ಪರಿವರ್ತನೆಗೊಂಡು   ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್  ಹೊರಬರುತ್ತದೆ.  ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮೌಲ್ಯ ನಿಖರವಾಗಿ  ಒಂದೇ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು ಎಂಬ ನಿರೀಕ್ಷೆ ಇದ್ದಿತು . ಆದರೆ ಕೆಳಗಿನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ ನೋಡುವಂತೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಶಕ್ತಿಯ ಮೌಲ್ಯ

ಚಿತ್ರ(೧ .೩)   ಬೀಟಾ ಕ್ಷಯದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ  ಶಕ್ತಿಯ ವಿತರಣೆ-ಎಕ್ಸ್ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಶಕ್ತಿ, ವೈ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಮೌಲ್ಯದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದ್ದಿತು. ಆದರೆ ಪ್ರತಿ ಬಾರಿಯೂ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದು ಕಾಣಿಸಿತು- ಇದಕ್ಕೆ  ಕ್ಯೂರೀ ಪ್ಲಾಟ್ ಎಂಬ ಹೆಸರು.

ಬದಲಾಗುತ್ತ  ಬೇರೆ ಬೇರೆ  ಮೌಲ್ಯಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದಿತು. ಇದರಿಂದ  ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣಾ  ನಿಯಮದ ಒಡಕನ್ನು  ತೋರಿಸುತ್ತಿರಬಹುದು  ಎಂಬ ಅನುಮಾನ ಬಂದಿದ್ದಿತು.  ಆದರೆ ಪೌಲಿ ಒದು ಹೊಸ ಕಣ- ನ್ಯೂಟ್ರಿನ್- ವನ್ನು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದಾಗ ಈ ಅನುಮಾನ ಪರಿಹಾರವಾಯಿತು. ಈ ವಿಷಯವನ್ನು ಕಣವಿಜ್ಞಾನದ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ವಿಶದವಾಗಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗಿದೆ. ಬೀಟಾ ಕಣಗಳಿಗೆ  ದಪ್ಪ ಲೋಹಗಳನ್ನೂ ದಾಟಿಹೋಗುವ ಶಕ್ತಿ ಇರುತ್ತದೆ.

೧೯೦೦ರಲ್ಲಿ ಪಾಲ್ ವಿಲ್ಲರ್ಡ್  ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ರೇಡಿಯಮ್ ನಿಂದ ಬರುತ್ತಿದ್ದ ವಿಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು . ಇವಕ್ಕೆ ಆಲ್ಫ ಮತ್ತು ಬೀಟಾ ಕಿರಣಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಅಭೇದ್ಯ ಶಕ್ತಿ ಇದ್ದು  ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು ಇವುಗಳ ಮೇಲೆ ಏನೂ ಪ್ರಭಾವ  ಬೀರಲಿಲ್ಲವಾದ್ದರಿಂದ  ಇವನ್ನು ಹೆಚ್ಚು  ಶಕ್ತಿಯ ಗ್ಯಾಮಾ ಕಿರಣಗಳೆಂದು ಗುರುತಿಸಲಾಯಿತು. ಸಾಮಾನ್ಯವಾಗಿ ಇವುಗಳ ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ೧೦೦ ಕೆ.ಇ.ವಿ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ.  ಇದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿಯ ಎಕ್ಸ್ ರೇ ಕಿರಣಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ  ಹೊರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ  ಉತ್ಪನ್ನವಾದರೆ   ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ತನ್ನ ವಿವಿಧ ಶಕ್ತಿಮಟ್ಟಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವಾಗ ಗ್ಯಾಮಾ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಅನಂತರ ತಿಳಿಯಿತು. ಗ್ಯಾಮಾ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಬಹಳವಾಗಿ ಉಪಯೋಗಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ .  ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ  ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲದೆ  ಗ್ಯಾಮಾ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅನೇಕ ಆಕಾಶಕಾಯಗಳು ಉತ್ಪತ್ತಿಮಾಡುತ್ತವೆ.

ಚಿತ್ರ ( ೧.೪) ಆಲ್ಫ, ಬೀಟಾ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಮಾ ಕಿರಣಗಳ ಅಬೇಧ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು  ತೋರಿಸಿದೆ. – ಅಲ್ಫ ಅತಿ ಕಡಿಮೆ, ಗ್ಯಾಮಾ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಅಬೇಧ್ಯ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

(೩) ಭೂಮಿಯ ವಯಸ್ಸು

                                 ವಿಶ್ವ ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯ  ವಾತಾವರಣದಲ್ಲಿನ  ಸಾರಜನಕ (ನೈಟ್ರೊಜೆನ್) ಅಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಅಪ್ಪಳಿಸಿದಾಗ ಇ೦ಗಾಲದ  ಸಮಸ್ಥಾನಿ (ಐಸೊಟೋಪ್)  ಹುಟ್ಟಿಕೊಳ್ಳುತ್ತದೆ .  ಸಾರಜನಕ( ೭ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ೭ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು )  ವಿಕಿರಣಗಳ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ನಂತರ  ೬ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ೮  ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳುಳ್ಳ  ಇಂಗಾಲ- ೧೪   (ಸಿ-೧೪) ಆಗಿ ಪರಿವತ೯ನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸಸ್ಯಗಳು

ಚಿತ್ರ (೧.೫) ಕಾರ್ಬನ್ ಡೇಟಿ೦ಗ ವಿಧಾನ – ಪ್ರಾಣಿ/ಸಸ್ಯ ಸತ್ತ ನ೦ತರ ಸಿ-೧೪ರ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತ ಹೋಗುತ್ತದೆ.

ಉಸಿರಾಡುವಾಗ ಇ೦ಗಾಲದ  ಆಕ್ಸೈಡ್ ಒಳತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುವಾಗ  ಈ ಸಿ -೧೪ ಕೂಡ ದೇಹದ ಒಳಗೆ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ  ಸಸ್ಯವನ್ನು ತಿನ್ನುವ ಪ್ರಾಣಿ ಮತ್ತು ಮನುಷ್ಯರಲ್ಲೂ ಈ ಸಿ-೧೪ ಸಮಸ್ಥಾನಿ   ಸೇರಿಹೋಗುತ್ತದೆ.  ಜೀವವಿರುವ ತನಕ ಸಿ-೧೪/ಸಿ-೧೨ ( ಸಾಧಾರಣ ಇ೦ಗಾಲ) ದ ಮೌಲ್ಯ ಒಂದೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಪ್ರಾಣಿ/ಸಸ್ಯ ಸತ್ತ ನಂತರ ಹೊಸ ಸಿ-೧೪ ತಯಾರಾಗುವುದಿಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ ಅದರ ಪ್ರಮಾಣ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತಾ ಹೋಗುತ್ತದೆ. ಅದರ ಅರ್ಧ ಆಯುಷ್ಯ  ೫೭೦೦ ವಷ೯ಗಳು. ಅ೦ದರೆ ಮೊದಲು ಸಾವಿರ ಪರಮಾಣುಗಳಿದ್ದರೆ ೫೭೦೦ ವಷ೯ಗಳ ನಂತರ ೫೦೦ ಪರಮಾಣುಗಳು ಮಾತ್ರ ಉಳಿಯುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಇದರ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಅಳೆದರೆ ಅದರ ‘ವಯಸ್ಸು’ ಗೊತ್ತಾಗುತದೆ. ಉದಾ:  ಒಂದು ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಅದರ ಪ್ರಮಾಣ ಜೀವಂತ ವಸ್ತುವಿಗಿಂತ ೧೦ % ಮಾತ್ರವಿದೆ ಎಂದು ತಿಳಿದರೆ, ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಿ ಅದು ಜೀವಿಸಲು ನಿಲ್ಲಿಸಿ ೧೮೯೪೦ ವಷ೯ಗಳು ಎಂದು ಗೊತ್ತಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಮರ ಇತ್ಯಾದಿ ವಸ್ತುಗಳ ವಯಸ್ಸನ್ನು ಕ೦ಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು. ಆದರೆ ೬೦೦೦೦ ವಷ೯ಗಳಿಗೂ ಮೀರಿರುವ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಬೇರೆ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ವಿಧಾನದಲ್ಲೂ ಈಗ ಫಲಿತಾಂಶ ಹೆಚ್ಚು ಕಮ್ಮಿಯಾಗುವ ಸಂದಭ೯ ಬಂದಿರುವುದು ಮನುಷ್ಯ  ಕ್ರಿಯಾಕಾರಿ (ರಿಯಾಕ್ಟರ್), ಬಾಂಬ್ ಇತ್ಯಾದಿಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸುವುದರಿಂದ !

೧೯ನೆಯ ಶತಮಾನದ ಕಡೆಯಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವದ/ಭೂಮಿಯ ವಯಸ್ಸಿನ ಬಗ್ಗೆ ಬಹಳ ಗೊಂದಲಗಳಿದ್ದವು. ವಿಕಾಸವಾದದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಭೂಮಿಯ ವಯಸ್ಸು ೭೦೦ ಮಿಲಿಯ ವಷ೯ಗಳಾದರೂ ಇರಬಹುದು ಎಂಬ ಲೆಕ್ಕವಿದ್ದಿತು. ಆದರೆ ಆ ಸಮಯದಲ್ಲೇ ಸೂಯ೯ನ ಅಸ್ತಿತ್ವ ಗುರುತ್ವಾಕರ್ಷಣೆ ಎಂಬ (ತಪ್ಪು) ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಅದರ ವಯಸ್ಸನ್ನು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು (ಲಾಡ್೯ ಕೆಲ್ವಿನ್  ಮತ್ತು ಹೆಲ್ಮಹೋಲ್ಟ್ಸ್) ೫೦೦ ಮಿಲಿಯ ವಷ೯ಗಳು  ಎಂದು ಲೆಕ್ಕಮಾಡಿದ್ದರು. ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಇತ್ಯಥ೯ಮಾಡಲು  ರುಥರ್ಫೋಡ್೯ ವಿಕಿರಣಶೀಲ  ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡರು.  ಯುರೇನಿಯಂ ೨೩೫ (ಮತ್ತು ೨೩೮) ಪರಮಾಣು  ಕ್ಷೀಣಿಸಿ ಲೆಡ್ (ಸೀಸ) ೨೦೭( ಮತ್ತು ೨೦೬) ಪರಮಾಣು  ಪರಿವತ೯ನೆಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಸೀಸದ ಈ ಐಸೊಟೊಪ್‌ಗಳ ಪ್ರಮಾಣ ತಿಳಿದರೆ ಭೂಮಿಯ ವಯಸ್ಸನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು. ಹೀಗೆ ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಭೂಮಿಯ ವಯಸ್ಸು  ೪.೫೪ ಬಿಲಿಯ ವಷ೯ಗಳು!

 

೨. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ (ಪರಮಾಣುಬೀಜ/ಕೋಶ)

) ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಚದರುವಿಕೆ:

                       ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಣವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಜೆ.ಜೆ.ಥಾಂಸನ್ ಪರಮಾಣುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಅವರದ್ದೇ ಒಂದು ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರಚಾರಮಾಡಿದ್ದರು. ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಧನ ಮತ್ತು ಋಣ ವಿದ್ಯುದಂಶಗಳೆರಡೂ ಹರಡಿಕೊಂಡು ಒಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ಶೂನ್ಯ ವಿದ್ಯುದಂಶವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.  ಇದನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸಲು  ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ಮಾಡಿದ ಪ್ರಯೋಗ ನಿಜವಾಗಿಯೂ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿಯಾಗಿ ಅದರ ಮೂಲ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಇ೦ದೂ  ಬಹಳ ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ಬರುತ್ತಿವೆ. ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ಅವರ ಶಿಷ್ಯರಾದ ಗೈಗರ್ ಮತ್ತು ಮಾರ್ಸ್ಡೆನ್ರ ಜೊತೆ ನಡೆಸಿದ ಈ  ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯಮ್‌ನಿಂದ ಹೊರಬರುವ ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳು ತೆಳುವಾದ ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯ ಮೇಲೆ ಬೀಳುತ್ತಿದ್ದು, ನಂತರ ಸರಳ ರೇಖೆಯಲ್ಲೇ ಮುಂದುವರೆಯುತ್ತವೆಯೋ  ಅಥವಾ  ಬಗ್ಗುತ್ತವೆಯೋ  ಎಂದು  ನೋಡುವುದು ಅವರ ಉದ್ದೇಶವಾಗಿದ್ದಿತು.

 ಹಾಳೆಯನ್ನು ತಾದಿಸಿದ ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳಷ್ಟು  ಸ್ವಲ್ಪ ಮಾತ್ರ ( ೦.೯ ಡಿಗ್ರಿ) ಬಗ್ಗಿದರೂ  ೮೦೦೦ದಲ್ಲಿ   ಒ೦ದು  ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯನ್ನು ತಾಕಿ ೯೦ ಡಿಗ್ರಿಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚು ಬಗ್ಗಿ ವಾಪಸ್ಸು ಬರುತ್ತಿದ್ದವು! ಆದ್ದರಿಂದ  ಎಲ್ಲೋ ಒಂದೊಂದು ಬಾರಿ ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನೊಳಗೆ ಹೋಗಿ ಯಾವುದೋ  ಭಾರದ ವಸ್ತುವಿಗೆ  ತಾಕಿ ವಿಪರೀತ ಚದುರಿರಬೇಕು ಎಂಬ ತೀಮಾ೯ನಕ್ಕೆ ಬಂದರು. ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ, ಬಹಳ ಚಿಕ್ಕ  ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ,ಯಾವುದೋ ಭಾರದ ಮತ್ತು ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶದ ವಸ್ತುವಿದ್ದು ಆಲ್ಫ ಕಿರಣ ಬಹಳ ಹತ್ತಿರ ಬಂದರೆ ಅದನ್ನು ವಿಕಷ೯ಣೆಗೊಳಿಸಿ ದೂರ ಚದುರಿಸಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಮಂಡಿಸಿ  ಪರಮಾಣುಗಳ ಒಳಗಿನ ಆ ವಸ್ತುವಿಗೆ  ಪರಮಾಣುಬೀಜ/ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎಂಬ ಹೆಸರಿಟ್ಟರು. ಒಂದು ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶ  ಇನ್ನೊಂದು ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶದ ಹತ್ತಿರ ಬಂದಾಗ ಇಂತಹ ಚದುರಿಕೆ ಆಗುತ್ತದೆ ಎಂದು ಅವರು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದರು

ಚಿತ್ರ  (೨.೧)  ರುದರ್ಫರ್ಡರ  ಆಲ್ಫ ಚದರುವಿಕೆಯ ಉಪಕರಣ

ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಪರಮಾಣುವೊಂದರಿಂದ ಆಲ್ಫಕಣ ಹೊರಬಂದು ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯನ್ನು ಅಪ್ಪಳಿಸುತ್ತದೆ. ಅದು ಚದುರಿ ಜಿಂಕ್ ಸಲ್ಫೈಡ್ ಪರದೆಯ ಮೇಲೆ ಬಿದ್ದಾಗ ಹೊರಬರುವ ಪ್ರಕಾಶವನ್ನು ಮೈಕ್ರೊಸ್ಪೋಪ್ ಮೂಲಕ ಪರಿಶೀಲಿಸಬಹುದು.  ಈ ರೀತಿ ಆಲ್ಫ ಕಣ ಎಷ್ಟು ಚದರುತ್ತದೆ ಎಂದು ತಿಳಿಯಬಹುದು.

ಅದುವರೆವಿಗೆ  ಹಿಂದಿನ  ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ   ಪರಮಾಣುವಿನ ಬಗ್ಗೆ ಏನೇನು ತಿಳಿದಿದ್ದಿತು ಎಂದು ಮತ್ತೆ ನೋಡೋಣ : (೧) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಋಣ  ವಿದ್ಯುದಂಶವಾದ್ದರಿಂದ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲಾದರೂ ಅದೇ ಮೊತ್ತದ ವ್ಯತಿರಿಕ್ತ – ಧನ – ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರಬೇಕು (೨) ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆಯಾದ್ದರಿಂದ ಪರಮಾಣುವಿನ  ಒಟ್ಟು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ  ಸರಿಬರಲು ಭಾರದ ಪದಾಥ೯ ಏನಾದರೂ ಇರಬೇಕು (೩) ಕ್ಯಾಥೋಡ್ ಕಿರಣಗಳು ಅನಿಲಗಳಲ್ಲಿ ಬಹಳ ದೂರ ಪ್ರಯಾಣ ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಿರುವುದರಿಂದ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಬಹಳ ಖಾಲಿ ಜಾಗವಿರಬೇಕು. ರುದರ್ಫರ್ಡರ  ಪ್ರಯೋಗವೂ  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಬಗ್ಗೆ ಇವೇ ನಿಣ೯ಯಕ್ಕೆ ಬಂದಿದ್ದವು!  ತಾಡಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ  ಪರಮಾಣುವಿನ ವಿದ್ಯುದಂಶ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಆಲ್ಫಕಿರಣಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಬಗ್ಗುತ್ತವೆ ಎಂದು ಗೈಗರ್ ಮತ್ತು ಮಾರ್ಸ್ಡೆನ್ ತೋರಿಸಿದರು. ಅನಂತರ ಮೋಸ್ಲೀ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ (ಅಟಾಮಿಕ್ ನಂಬರ್)  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ  ವಿದ್ಯುದಂಶವನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದರು. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ವಿದ್ಯುದಂಶವೂ ಒಂದೇ ಇರಬೇಕಾದ್ದರಿಂದ  ಇವು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯೂ ಆಗುತ್ತದೆ.  ರುಧರ್ಫರ್ಡ್‍ರ ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಕಣವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ  ಮುಂದೆ ನಡೆದ ಅನೇಕ ಮುಖ್ಯ  ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ   ಮಾದರಿಯಾದವು . ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ  ಹೆಚ್ಚು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ  ಪ್ರೋಟಾನನ್ನು  ಗುರುತಿಸಿದಂತೆ ಇಂತಹ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಪ್ರೋಟಾನಿನ ಒಳಗೆ ಕ್ವಾರ್ಕ್ ಎಂಬ ಕಣಗಳೂ ಇರುವುದನ್ನು ತೋರಿಸಿದವು.

ಚಿತ್ರ (೨.೨)  : ಆಲ್ಫಾ ಕಿರಣಗಳ ಚದರುವಿಕೆ: ಎಕ್ಸ್-ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಕೋನ (ಡಿಗ್ರಿ) ಮತ್ತು ವೈ ಅಕ್ಷಾಂಶ – ಆಲ್ಫಕಿರಣಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ.

ಬಿಂದುಗಳು   ಪ್ರಯೋಗದ ಪರಿಣಾಮಗಳ ಪ್ರತೀಕ ಮತ್ತು  ವಕ್ರ ರೇಖೆ  ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಲೆಕ್ಕದ ಪರಿಣಾಮ. ಸಿದ್ಧಾಂತದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ವಿದ್ಯುದಂಶದ ಎರಡು ಕಣಗಳು ಸಂಧಿಸಿದಾಗ ಉ೦ಟಾಗುವ ಕೂಲೊಂಬ್ ವಿಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಮಾಡಿ ರೇಖೆಯನ್ನು ಎಳೆದಿದೆ.

) ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ತ್ರಿಜ್ಯ

   ಚಲನ ಶಕ್ತಿ ಇರುವ ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ಬಳಿ ಬರುತ್ತಾ ವಿಭವ  ( ಪೊಟೆನ್ಶಿಯಲ್ ) ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಗಳಿಸುತ್ತದೆ.  ಆದರೆ ಎರಡೂ‌ ಒಂದೇ ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವುದರಿಂದ ಆಲ್ಫಕಣ ವಿಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಆಗ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ಕನಿಷ್ಟ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಕೆಳಗಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಲೆಕ್ಕ ಮಾಡಬಹುದು.

…………..(೩)
R=R(೦) * A **(1/3) ……..(೪)

 

ಚಿತ್ರ (೨.೩)  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ತ್ರಿಜ್ಯ ಮೂಲಧಾತುವಿನ ಪರಮಾಣು ತೂಕವನ್ನು ಹೇಗೆ ಅವಲಂಬಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಚಿತ್ರ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

ಎಕ್ಸ್ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಮತ್ತು ವೈ ಅಕ್ಷಾಂಶದಲ್ಲಿ ಅದರ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ತೋರಿಸಿದೆ. ಪ್ರಯೋಗದ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು  (ತ್ರಿಕೋಣ ಚಿನ್ಹೆ) ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಮಾದರಿಯನ್ನೆ (ವೃತ್ತ ಚಿನ್ಹೆ) ಅನುಸರಿಸಿವೆ ಎಂದು ನೋಡಬಹುದು

ಈ  ಸಮೀಕರಣದಲ್ಲಿ  Q ಆಲ್ಫ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುವಿನ ವಿದ್ಯುದಂಶವನ್ನೂ, E (k) ಚಲನ ಶಕ್ತಿಯನ್ನೂ ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತವೆ. ಎರಡನೆಯ ಸಮೀಕರಣ ತ್ರಿಜ್ಯ ಪರಮಾಣು ತೂಕವನ್ನು ಹೇಗೆ ಅವಲ೦ಬಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ; ಇದರಲ್ಲಿ  R(೦)  ನಿಯತಾಂಕವಾಗಿದ್ದು  ೧.೨೫ ಫರ್ಮಿಯ ಮೌಲ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ ಮತ್ತು A ಪರಮಾಣು ತೂಕವನ್ನು ಪ್ರತಿನಿಧಿಸುತ್ತದೆ.

     ಈ ಸಮೀಕರಣದಿ೦ದ ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ತ್ರಿಜ್ಯ ೨೭ ಫರ್ಮಿ ಎಂದು ತಿಳಿಯುತ್ತದೆ.(ಫರ್ಮಿಯವರ  ಹೆಸರನ್ನು  ೧೦**(-೧೫) ಮೀಟರ್  ಅಳತೆಗೆ ಇಟ್ಟಿದೆ ). ಆದರೆ ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳಿಗೆ ಕಡಿಮೆ ಶಕ್ತಿ ಇದ್ದಾಗ ಅವು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿಗೆ ಬಹಳ ಹತ್ತಿರ ಹೋಗಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ.  ಅನಂತರದ  ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ವೇಗದ ಆಲ್ಫ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿದಾಗ  ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ತ್ರಿಜ್ಯ ೭.೪ ಫರ್ಮಿ ಎಂದು ತಿಳಿಯಿತು. ರುದರ್ಫೊರ್ಡ್  ಮೊದಲು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದಾಗ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಪರಿಕಲ್ಪನೆ ಅಷ್ಟು ಸ್ಪಷ್ಟವಿರಲಿಲ್ಲ ಅದಲ್ಲದೆ  ಪರಮಾಣು ತೂಕ ಹೆಚ್ಚಾಗುತ್ತ  ತ್ರಿಜ್ಯವೂ ಹೆಚ್ಚಿರುವುದು ಕಂಡಿತು.  ಈಗ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು  ಆಲ್ಫ ಕಣಗಳ ಬದಲು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಗಳಿಂದ ತಾಡಿಸಿದಾಗ ಆಗುವ  ಚದರುವಿಕೆಯಿಂದ  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ತ್ರಿಜ್ಯದ ಬಗ್ಗೆ  ನಿಕರ ಮಾಹಿತಿ  ದೊರೆಯುತ್ತದೆ.  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ  ಸರಾಸರಿ ತ್ರಿಜ್ಯಕ್ಕೆ  ಎರಡನೆಯ ಸಮೀಕರಣವನ್ನು  ಉಪಯೋಗಿಸಿಕೊಳ್ಳಬಹುದು.   ಈ ಸಮೀಕರಣದ ಪ್ರಕಾರ. ಯುರೇನಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ  ತ್ರಿಜ್ಯ ೧೫ ಫರ್ಮಿಗಳು. ಇದಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕಣಗಳ ತ್ರಿಜ್ಯಗಳು ೧ ಫರ್ಮಿ ಮತ್ತು < ೦.೦೧ ಫರ್ಮ .

        ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸುಗಳೂ ಸುಮಾರು ಗೋಳಾಕರದಲ್ಲಿದ್ದು  ಮಧ್ಯದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ.  ಆದರೆ ಹೊರಬರುತ್ತಾ ಈ ಸಾಂದ್ರತೆ ಕಡಿಮೆಯಾಗುತ್ತ ಹೋಗುತ್ತದೆ.ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ಒಳ  ಪ್ರೋಟಾನುಗಳು ವಿಕರ್ಷಣೆಯಿಂದ  ದೂರದೂರವಿರುತ್ತವೆ. ಅದರೆ ನ್ಯೂಟ್ರಾನಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಬೈಜಿಕ ಆಕರ್ಷಣೆ ಮಾತ್ರ ಇದ್ದು ಕಡಿಮೆ ಜಾಗವನ್ನು ಆಕ್ರಮಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಬೈಜಿಕ ಸಾಂದ್ರತೆ (ಅಳತೆ= ಕಿಲೊಗ್ರಾಮ್/ಅ ಘನ ಮೀಟರ್) ಯ ಮೌಲ್ಯ ೨.೧ * (೧೦**(೧೭)
(ಎಲ್ಲ ಚಿತ್ರಗಳೂ ಇಂಟರ್ ನೆಟ್ ಕೃಪೆಯಿಂದ)

ಪಾಲಹಳ್ಳಿ ವಿಶ್ವನಾಥ್