அணு இயக்கவியல அறிவோம்.:1:அணு துகள்கள்

அறிவியல் கற்க வேண்டுமெனில் எழும் சிக்கல் என்னவெனில் ஒரு விஷயத்தை புரிந்து கொள்ள சில அடிப்படை அறிவியல்,கணிதம் அறிய வேண்டும்.சில சமயம் இப்படியே மிக அடிப்படை வரை சென்று விடும்.ஸ்டிரிங் தியரி பற்றி சொல்ல வேண்டுமெனில் அணுவின் standard model அறிய வேண்டும். சரி இதையும் கூடுமான்வரை எளிமை படுத்தி சொல்லும் முயற்சிதான் இப்பதிவு.

பிரபஞ்சத்தின் அனைத்து நிகழ்வுகளையும் இந்த 4 அடிப்படை விசைகளின் தொடர்பாக கூற முடியும்.

1.ஈர்ப்பு விசை (Gravity)

2. மின் காந்த விசை (Electromagnetic force)

3. நுயுக்ளியர் வலிய விசை (nuclear strong force)

4.நுயுக்ளியர் எளிய விசை (nuclear weak force)

இந்த 4 விசைகளின் இணைப்பிற்கு பல அறிவியல் கொள்கைகள் முயல்கின்றன என்பதை அறிவோம். இந்த கொள்கைகள் சில மாதிரிகளின் (Models) மீதெ கட்டமைக்கப் படுகின்றன.அதில் ஒன்றுதான் standard model of atom.

இது[standard model of atom.] ஈர்ப்பு விசை தவிர்த்த மீதி மூன்று(2,3,4) விசைகளையும் தொடர்பு படுத்தும் கொள்கையாகும். இந்த மூன்று விசைகளும்[மின் காந்த விசை (Electromagnetic force), நுயுக்ளியர் வலிய விசை (nuclear strong force),நுயுக்ளியர் எளிய விசை (nuclear weak force)] உப அணுத் துகள்களின் செயல்களாக வரையறுகக்ப் படுகின்றன. இந்த‌ standard model  ஈர்ப்பு விசை& ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கொள்கைகளை விள்க்க இயலாததால் இது அனைத்திற்கான் அறிவியல் கொள்கை(TOE: Theory of everything) ஆக முடியாது என்றாலும் இதுவும் மிக முக்கியமான அறிவியல் ஆக்க கொள்கை ஆகும். இதன் எல்லைகளின் மீதே அனைத்திற்கான் அறிவியல் கொள்கை(TOE: Theory of everything)  கட்டப்படவேண்டும்

பிரபஞ்சத்தில் உள்ள்வற்றை வெளி(இடம்:space: Meters(m)) ,பொருள்(matter: Kilograms(kg)), காலம்(Time: seconds(s)) என்ற அடிப்படை அலகுகளால் வரையறுக்கலாம். நம் பிரபஞ்சம் 4% அணுக்கள்,22% கருப்பு பொருள்(dark matter), 74% கருப்பு ஆற்றல்(dark energy) கொண்டுள்ளதாக இப்போதைய அறிவியல் கொள்கை கூறுகிறது.

இந்த கருப்பு விஷயங்களை இன்னொரு பதிவில் பார்ப்போம் ,இப்போது அணுவின் உள் அமைப்பு பற்றி மட்டும் தெரிந்து கொள்வோம்.

அணுவை பற்றி படித்த போது அணுக்கருவான நுயுக்ளியளிஸில் ப்ரோட்டான்(நேர் மின்னூட்டம்:positive charge ) மற்றும் நுயுட்ரான்( no charge) உள்ளது .அணுக்கருவை  எலக்ரான்கள்(எதிர் மின்னூட்டம்:negative charge) வட்ட பாதைகளில் சுற்றி வருகின்ற்ன என்பதை அனைவருமே அறிந்து இருப்போம்.

ஆனால் இந்த மூன்று துகள்கள் மட்டுமன்றி இன்னும் சில துகள்கள் அணுவில் உள்ளது என்பதும் அவற்றை தேடும் பணி தொடர்கிறது என்பதே அறிவியலின் முக்கிய பணிகளுள் ஒன்றாகும்.

அணு என்பது பிரபஞ்சத்தின் சிறிய மாதிரி(microscopic model) ஆகும் அல்லது பிரபஞ்சம் என்பது அணுவின் பெரிய அளவு மாதிரி(macroscopic model) ஆகும்.ஆகவே அணுவை அறிந்தால் பிரபஞ்சத்தையும் அறிய முடியும் என்பதே அறிவியலின் தேடல்.

அணுவில் உள்ள துகள்களை இரு குழுவாக‌ ஃபெர்மியான்,போசான் என பிரிக்கிறார்கள்.இதில் ஃபெர்மியான் என்பது பொருள்களை உருவாக்கும் துகள்களை குறிக்கிறது,போசான் என்பது விசைகளை உருவாக்கும் துகள்களை குறிக்கிறது.

அணுவில் சுமார் 200 உப துகள்கள் இருக்கிறது. இவற்றின் செயல்களை அடிப்படையான‌ 17 துகள்களை மட்டும் வைத்து வரையறுக்க முடியும்.

இந்த 17 துகள்களையும் பற்றி அறிவதே இப்பதிவு.

இந்த 17 துகள்களில்

அ).6  குவார்க்(quark) வகை ஃபெர்மியான் துகள்கள்

ஆ).6 லெப்டொன்(lepton) வ‌கை ஃபெர்மியான் துகள்கள்

இ).4 போசான்(Bosan) துக‌ள்க‌ள்

ஈ) ஹிக்ஸ் போசான்(Higgs bosan) என்றழை‌க்க‌ப்ப்ப‌டும்(இது பற்றி அடுத்த பதிவில் பார்ப்போம்)

உ) இந்த standard model ல் ஈர்ப்ப்பு விசை ஏற்படுத்துவதாக் கருதப்படும் க்ராவிட்ரான்(graviton) துகள் இன்னும் கண்டு பிடித்து உறுதி செய்யப்படாததால்,இந்த மாதிரியில் இணைக்க படாது.

ஊ) இத்துகள்களில் அடிப்படை(fundamental),இணைவு(composite) என்று இரு வகை உண்டு.இந்த 17 துகள்களும் அடிப்படை துகள்கள்,இவை இணைந்து இணைவு துகள்களை உருவாகுகின்றன.

எ) ப்ரோட்டான், நுயுட்ரான் ஃகுவார்க் துகள்களின் இணைவு,எலக்ரான் என்பது லெப்டான் துகள். ஆகவே எல்க்ரான் ஒரு அடிப்படை துகள் என்றே கூறலாம். ஒவ்வொரு குவார்க் துகளுக்கும் ஒரு எதிர் குவார்க் துகள் உண்டு. குவார்க்ஸ் துகள்கள், இணைந்தே(composite) வரும்,

             குவார்க்(quark) வகை ஃபெர்மியான் துகள்கள்

Quarks
Name	Symbol	Antiparticle	Charge e	Mass (MeV/c2)
up	u	u	+2⁄3	1.5–3.3
down	d	d	−1⁄3	3.5–6.0
charm	c	c	+2⁄3	1,160–1,340
strange	s	s	−1⁄3	70–130
top	t	t	+2⁄3	169,100–173,300
bottom	b	b	−1⁄3	4,130–4,370

ஏ ) ஒவ்வொரு லெப்டான் துகளுக்கும் ஒரு எதிர் லெப்டான் துகள் உண்டு. லெப்டான் துகள் எப்போதும் தனியாக்வே(fundamental) வரும்.

                        லெப்டான்(lepton) வகை ஃபெர்மியான் துகள்கள்

Leptons
Name	Symbol	Antiparticle	Charge e	Mass (MeV/c2)
Electron	e−	e+	−1	0.511
Electron neutrino	ν e	ν e	0
Muon	μ−	μ+	−1	105.7
Muon neutrino	ν μ	ν μ	0	< 0.170
Tau	τ−	τ+	−1	1,777
Tau neutrino	ν τ	ν τ	0	< 15.5

இந்த நுயுட்ரினோதான் ஒளியின் வேகத்தை விட அதிகமாக் சென்றதாக் இப்போது ஆச்சர்யத்தை ஏற்படுத்தியது.

ஒ) போசான்(Bosan) துக‌ள்க‌ள்.

KNOWN FORCES (Bosons’)

Name	Symbol	Antiparticle	Charge (e)	Spin	Mass (GeV/c2)	Interaction mediated	Existence
Photon	γ	Self	0	1	0	Electromagnetism	Confirmed
W boson	W−	W+	−1	1	80.4	Weak interaction	Confirmed
Z boson	Z	Self	0	1	91.2	Weak interaction	Confirmed
Gluon	g	Self	0	1	0	Strong interaction	Confirmed
Higgs boson	H0	Self	0	0	> 112	None	Unconfirmed
Graviton	G	Self	0	2	0	Gravitation	Unconfirmed

மேலே கூறிய 4 அடிப்படை விசைகளும் போசான் துகள்களால் தொடர்பு படுத்தப் படுகின்றன.இதில் இரு துகள்கள் ஹிக்ஸ்,க்ராவிட்ரன் ஆகியவை இன்னும் கண்டு பிடிக்கப் படவில்லை.ஒரு வேளை கண்டு பிடிக்கப் பட்டால் ஒரு அளவிற்குஅனைத்திற்கான் அறிவியல் கொள்கை(TOE: Theory of everything) வரையறுக்ப் பட்டு விடும்.

ஏன் ஒரு அளவிற்கு என்று சொல்கிறோம் என்ன்றால் இன்னும் பிரபஞ்சத்தில் கருப்பு பொருளும் ,கருப்பு ஆற்றலும் உள்ளது [விடாது கருப்பு!!!!!!!!!!!]என்பதும் அவையும் இத்துகள்களின் மூலமோ அல்லது புதிய துகள் மூலமோ விள்க்கப் பட்டு.அவ்விள்க்கம் ஆய்வுகளின் மீது சரி பார்க்கும் வரை அறிவியலின் அனைத்திற்கான் அறிவியல் கொள்கை(TOE: Theory of everything) தேடல் தொடரும்!!!!!!!!!!!!!!!

அறிந்தது அணுவளவு கூட இல்லை!!

அறியாதது பிரபஞ்ச அளவு!!!!!!!!.

http://www.benbest.com/science/standard.html

http://en.wikipedia.org/wiki/Standard_Model

http://en.wikipedia.org/wiki/List_of_particles