எவ்வளவு பெருசு! - அணுவுக்குள் அண்டம்

மிக நுண்ணிய பொருட்கள், விஷயங்களைப் பற்றிப் பேசும்போது நம் மொழியில் ‘அணுவளவு’, ‘இம்மியளவு’ போன்ற சொற்றொடர்கள் தவறாமல் இடம்பெறும். இப்படி சிறியவை, நுண்மை போன்றவை குறித்த உரையாடல்களில் அணு அடிப்படையாக இருந்தாலும், இந்தப் பிரபஞ்சத்தின் பருப்பொருட்கள் அனைத்துக்கும் அணு அடிப்படையாக இருந்தாலும் இரண்டு கேள்விகளை நாம் கேட்டுப் பார்க்க வேண்டும். சிறியது,பெரியது என்பதையெல்லாம் எப்படி வேறுபடுத்திப் பார்க்கிறோம்? அணுக்கள்தான் சிறியவையா?

ஒப்பீடுதான் தீர்மானிக்கிறது

நாம் அறிந்தனவற்றில் இரண்டு அல்லது அதற்கும் மேற்பட்ட பொருட்கள், விஷயங்களை ஒப்பிட்டுப் பார்த்துத்தானே சிறிது பெரிதைத் தீர்மானக்கிறோம்! நம்முடன் யானையை ஒப்பிட்டு ‘அம்மாடி! எவ்வளவு பெருசா இருக்கு!’ என்று வியந்துபோவோம். நம்முடன் எறும்பை ஒப்பிட்டு ‘இவ்வளவு குட்டியா இருக்கு’ என்று சொல்வோம். தன்னைவிட 16 மடங்கு பெரிதாக இருக்கும் நீலத் திமிங்கிலத்தை ஒரு யானை பார்க்குமென்றால், அதனால் பேச முடியும் என்றால், ‘அடேயப்பா! எவ்ளோ பெருசா இருக்கு?’ என்று சொல்லுமல்லவா? இப்படித்தான் ஒன்றுடன் ஒன்று ஒப்பிட்டு மற்றதன் அளவைத் தீர்மானிக்கிறோம்.

இந்தப் பிரபஞ்சம் முழுவதுமே இப்படிச் சார்பியல் பண்பு கொண்டதாகத்தான் இருக்கிறது. பிரபஞ்சத்திலேயே பெரிது பிரபஞ்சம்தான் என்று நாம் ஒப்புக்கொள்வோம். ஆனால், நமது பிரபஞ்சம் தவிர வேறு பிரபஞ்சங்கள் இருந்து, அவையெல்லாம் நமது பிரபஞ்சத்தைவிட பல கோடி மடங்கு பெரிதாக இருந்தால் நமது பிரபஞ்சத்தைப் பெரிது என்று சொல்வோமா? அதுபோல்தான் அணு மிகவும் சிறியது என்று சொல்வதும் ஒப்பிடல் முறையில்தான். ஆனால், அணுவுக்குள்ளே புகுந்து அதற்குள் இருக்கும் உலகத்தைப் பார்க்க நம்மால் முடிந்தால் அணு சிறியது என்று சொல்ல மாட்டோம்.

அதிசய அணு

அணு எவ்வளவு பெரியது என்று தெரிந்துகொள்வதற்கு முன் நம் கண்ணுக்கு அணு எவ்வளவு சிறியது என்பதைத் தெரிந்துகொள்ளலாம். முதலில் அணுவைக் கண்ணால் மட்டுமல்ல; பெரும்பாலான நுண்ணோக்கிகளால்கூடப் பார்க்க முடியாது. ‘ஐந்து லட்சம் அணுக்களை ஒன்றுடன் ஒன்று நெருக்கி வைத்தாலும் ஒரே ஒரு முடிக்குப் பின்னால் அவை மறைந்துவிடும்’ என்று பில் பிரைசன் எழுதுகிறார். ஒரு சொட்டு நீரில் உள்ள அணுக்களை நாம் பார்க்க வேண்டுமென்றால் அந்த ஒரு சொட்டை 15 மைல்கள் குறுக்களவு கொண்டதாகப் பெரிதுபடுத்த வேண்டும் என்றும் அவர் சொல்கிறார்.

ஒரு தனிமத்தை அந்தத் தனிமமாக நாம் அடையாளம் காண்பதற்கு மிக மிக அடிப்படையான கூறு அணுதான். அந்த அணுவும் வேறு பலவற்றால் ஆனதே. ஒரு அணுவை எடுத்துக் கொண்டால் அதன் உட்கரு, அதைச் சூழ்ந்த எதிர் மின்னணு (எலெக்ட்ரான்) ஆகியவை அடிப்படைப் பகுதிகள். உட்கருவை எடுத்துக்கொண்டால் அது நேர் மின்னணுக்களாலும் (புரோட்டான்) நியூட்ரான்களாலும் ஆனது. விதிவிலக்காக, ஹைட்ரஜன் உட்கருவில் ஒரே ஒரு நேர் மின்னணு மட்டுமே இருக்கும்; நியூட்ரான் கிடையாது.

உட்கருவில் ஒரு நேர் மின்னணு இருந்தால் அது ஹைட்ரஜன். இரண்டு நேர் மின்னணுக்களும் இரண்டு அல்லது மூன்று நியூட்ரான்களும் இருந்தால் அது ஹீலியம் அணு. அணுவின் நேர் மின்னணுக்களின் எண்ணிக்கையும் எதிர் மின்னணுக்களின் எண்ணிக்கையும் சமமாக இருக்கும். நேர் மின்னணுக்கள் அல்லது எதிர் மின்னணுக்களின் எண்ணிக்கையை வைத்து ஒரு தனிமத்தின் அணு எண் குறிப்பிடப்படுகிறது. ஹைட்ரஜன் =1, ஹீலியம் = 2, லித்தியம் = 3 என்று போய்க்கொண்டே இருக்கும் தனிமவரிசைப் பட்டியல், அணு எண் 118 கொண்ட உனுனாக்டியத்தில் முடிகிறது.

அணுவாக மாறினால் புரியும்!

ஒரு மில்லிமீட்டரைச் சம அளவிலான ஒரு கோடிப் பங்குகளாகப் பிரித்தால் அதில் ஒரு பங்கின் நீளம்தான் ஒரு அணுவின் நீளம்.

அணுவே இவ்வளவு சிறியதாக இருக்கும்போது அதன் உட்கரு எவ்வளவு சிறியதாக இருக்கும்! வில்லியம் எச். கிராப்பர் என்ற அறிவியல் எழுத்தாளர் உட்கருவின் அளவை விவரிக்கும்போது, ‘ஒரு அணுவை ஒரு தேவாலயம் அளவுக்கு நாம் பெரிதுபடுத்தினோம் என்றால் அந்த தேவாலயத்தில் பறந்துகொண்டிருக்கும் ஈயின் அளவுக்குத்தான் அதன் உட்கரு இருக்கும். ஆனால், ஈயின் (அதாவது உட்கரு) நிறையோ தேவாலயத்தைவிட (அதாவது அணு) பல்லாயிரக்கணக்கான மடங்கு அதிகமாக இருக்கும்’என்கிறார்.

ஒரு அணுவின் நிறையில் 99.9% உட்கருவுக்கே சொந்தம். ஆனால், அணுவில் இருக்கும் இடத்தில் 10 கோடி கோடியில் ஒரு பங்கு இடத்தைதான் உட்கரு அடைத்துக்கொள்கிறது என்பது எவ்வளவு விசித்திரமானது (1-க்குப் பிறகு 15 பூஜ்ஜியங்கள் போட்டால் 10 கோடி கோடி வரும்). சின்ன இடம் பெரிய நிறை!

நேர் மின்னணு, எதிர் மின்னணு, நியூட்ரானுடன் கதை முடிந்துவிடவில்லை. இவ்வளவு நுண்மையான நேர்மின்னணுக்களும் நியூட்ரான்களும் குவார்க்குகள் எனப்படும் இன்னும் நுண்மையான அடிப்படைப் பொருட்களால் ஆனவை. அணுவைப் பற்றிய வரையறையான ‘படித்தர மாதிரி’ (Standard Model) கிட்டத்தட்ட 200 மீயணுத் துகள்களைப் (subatomic particles) பட்டியலிடுகிறது.

ஆக, ஒரு அணு எவ்வளவு பிரம்மாண்டமானது என்று உங்களுக்குத் தெரிய வேண்டுமானால் ஒரு நேர் மின்னணுவாகவோ எதிர் மின்னணுவாகவோ, அல்லது அதனினும் சிறிய அணுத்துகளாகவோ இருந்துபாருங்கள், முடிந்தால். அப்போது புரியும்!

(அடுத்த வாரம்: சூரிய குடும்பம்)