"ബന്ധനോർജ്ജം" എന്ന താളിന്റെ പതിപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം

[[അണുകേന്ദ്രം|അണുകേന്ദ്രത്തിലെ]] കണങ്ങളെ അതില്‍ നിന്നു വേര്‍പിരിക്കുവാന്‍ പ്രസ്തുത അണുകേന്ദ്രത്തിലെ ഓരോ കണത്തിനും നല്‍കേണ്ട ഊര്‍ജ്ജത്തിനാണ്‌ '''ബന്ധനോര്‍ജ്ജം''' ('''Binding energy''') എന്നു പറയുന്നത്. കണങ്ങള്‍ കൂടിചേര്‍ന്ന് അണുകേന്ദ്രം ഉണ്ടായപ്പോള്‍ ഒരു കണത്തിനു ശരാശരി എത്ര ദ്രവ്യം നഷ്ടപ്പെട്ടുവോ, അത്രയും ദ്രവ്യത്തിനു തുല്യമായ ഊര്‍ജ്ജം കണങ്ങളെ വേര്‍പിരിക്കുവാന്‍ കൊടുക്കണം എന്നാണ്‌ ബന്ധനോര്‍ജ്ജം കൊണ്ട് അര്‍ത്ഥമാക്കുന്നത്.

 

1920-ല്‍ [[എഫ്.ഡബ്ലിയു ആസ്റ്റണ്‍]] എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ നിരവധി അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനം അളന്നു കൊണ്ട് അതില്‍ പഠനങ്ങള്‍ നടത്തി. അതില്‍ സ്വാഭാവികമായും [[ഹൈഡ്രജന്‍|ഹൈഡ്രജനും]] [[ഹീലിയം|ഹീലിയവും]] ഉണ്ടായിരുന്നു. നാല് ഹൈഡ്രജന്‍ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ദ്രവ്യമാനം എത്രയാണോ അത്രയും ദ്രവ്യമാനം ആയിരിക്കും ഒരു ഹീലിയം അണുകേന്ദ്രത്തിനു ഉണ്ടാവുക എന്ന് അന്നത്തെ അറിവ് വച്ച് ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ സിദ്ധാന്തിച്ചിരുന്നു.

 

പക്ഷെ ഹീലിയം അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ദ്രവ്യമാനം അളന്നപ്പോള്‍ അത് 4.00150 amu മാത്രമേ ഉള്ളൂ എന്നു കണ്ടു. അതായത് 0.03040 amu (4.03190 amu - 4.00150 amu) ദ്രവ്യം നഷ്ടപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. ഇതു എന്തുകൊണ്ടാണെന്നു വിശദീകരിക്കാന്‍ ആസ്റ്റണു കഴിഞ്ഞില്ല.

 

 

ആസ്റ്റന്റെ കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്റെ പ്രാധാന്യം ബ്രിട്ടീഷ് ജ്യോതിശാസ്ത്രജ്ഞനായ ആര്‍തര്‍ ഏഡിങ്ങ്ടന്‍ വളരെ പെട്ടെന്ന് തന്നെ മനസ്സിലാക്കി. ഹൈഡ്രജന്‍ അണുക്കള്‍ ഹീലിയം അണുക്കളായി മാറ്റുന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ ആണ് സൂര്യന്‍ പ്രകാശിക്കുന്നത് എന്നാണ് ആസ്റ്റണിന്റെ പരീക്ഷണ ഫലങ്ങള്‍ തെളിയിക്കുന്നത് എന്ന് ആ വര്‍ഷം ബ്രിട്ടണില്‍ നടന്ന ഒരു ശാസ്ത്ര കോണ്‍ഗ്രസ്സില്‍ ഏഡിങ്ങടന്‍ വാദിച്ചു. ഇങ്ങനെ നഷ്ടപ്പെടുന്ന ദ്രവ്യം ഐന്‍‌സ്റ്റൈന്റെ പ്രശസ്തമായ E = mc2 എന്ന സമവാക്യം വഴി ഊര്‍ജ്ജം ആയി മാറുകയാണ് എന്നു പിന്നീടു മനസ്സിലായി. അണുസംയോജന പ്രക്രിയകളുടെ പിന്നിലുള്ള സങ്കീര്‍ണതകള്‍ ഒന്നും അറിയാതെ ഏഡിങ്ങ്ടന്‍ നടത്തിയ ഈ പ്രവചനം പിന്നീട് ശരിയാണെന്ന് തെളിഞ്ഞു.

ഹീലിയം അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍ ഇത് കണക്കു കൂട്ടിയപ്പോള്‍ അതിന്റെ ശരാശരി ബന്ധനോര്‍ജ്ജം 7.075 MeV ആണെന്നു കണ്ടു. ഇതു ഡ്യുട്ടീരിയത്തിന്റേതിനേക്കാള്‍ വളരെ കൂടുതല്‍ ആണെന്നു കാണാം. മറ്റുചില മൂലകങ്ങളുടെ ബന്ധനോര്‍ജ്ജം ഇനി പറയുന്ന വിധമാണ്. കാര്‍ബണ്‍ = 7.45 MeV, ഓക്സിജന്‍ = 7.67 MeV, കാല്‍‌സിയം = 8.277 MeV, ഇരുമ്പ് = 8.49 MeV, അയഡിന്‍ = 8.295 MeV, ഈയം = 7.541 MeV, യുറേനിയം = 7.245 MeV.

 

അണുകേന്ദ്രത്തിലെ കണങ്ങളുടെ എണ്ണവും, കണത്തിന്റെ ശരാശരി ബന്ധനോര്‍ജ്ജവും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം സൂചിപ്പിക്കുന്ന ആരേഖമാണ്‌ ബന്ധനോര്‍ജ്ജ ആരേഖം. ബന്ധനോര്‍ജ്ജ ആരേഖത്തിന്റെ ചിത്രം ചുവടെ ചേര്‍ത്തിരിക്കുന്നു.

 

ഇതില്‍ Y-അക്ഷത്തില്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിലെ കണത്തിന്റെ ശരാശരി ബന്ധനോര്‍ജ്ജവും X-അക്ഷത്തില്‍ അണുകേന്ദ്രത്തിലെ കണങ്ങളുടെ എണ്ണവും (Atomic mass) കൊടുത്തിരിക്കുന്നു.

 

ഈ ആരേഖം അണു ഭൗതികത്തില്‍ വളരെ പ്രാധാന്യമുള്ള ഒന്നാണ്. ആണവോര്‍ജ്ജത്തെ സംബന്ധിച്ചുള്ള പല സുപ്രധാന വിവരങ്ങളും ഈ ഗ്രാഫ് വഴി കിട്ടും. ഈ വക്രരേഖയുടെ ഉയര്‍ന്ന ഭാഗങ്ങള്‍ കൂടിയ ബന്ധനോര്‍ജ്ജത്തെ കാണിക്കുന്നു. ബന്ധനോര്‍ജ്ജം കൂടുതലുള്ള മൂലകങ്ങളിലെ അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ കണങ്ങള്‍ തീവ്രമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നാണര്‍ത്ഥം. അതായത് ആ അണു കൂടുതല്‍ സ്ഥിരത ഉള്ളതായിരിക്കും എന്നര്‍ത്ഥം. മറ്റൊരു വിധത്തില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ ഇത്തരം അണുകേന്ദ്രങ്ങളിലെ കണങ്ങളിലെ വേര്‍പെടുത്താന്‍ കൂടുതല്‍ ഊര്‍ജ്ജം നല്‌കണം എന്നര്‍ത്ഥം. ഇനി ഇതുതന്നെ വേറൊരു വിധത്തില്‍ പറഞ്ഞാല്‍ ഈ വക്രരേഖയില്‍ താഴെ കിടക്കുന്ന അണുകേന്ദ്രങ്ങളിലെ കണങ്ങള്‍ താരതമ്യേനെ ദുര്‍ബ്ബലമായിട്ടാണ് അണുകേന്ദ്രത്തില്‍ ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്നും അതിനാല്‍ അത്തരം അണുകേന്ദ്രങ്ങളിലെ കണങ്ങളെ വേര്‍പെടുത്താന്‍ കുറഞ്ഞ ഊര്‍ജ്ജം നല്‌കിയാല്‍ മതി എന്ന് പറയാം.