"അണുഭൗതികം" എന്ന താളിന്റെ പതിപ്പുകൾ തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം

{{prettyurl|Atomic physics}}[[അണു|അണുവിന്റെ]] (atom) പ്രകൃതിയേയും ഘടനയേയും കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണു '''അണുഭൗതികം (Atomic Physics)'''. ആധുനിക അണുസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ഉപജ്ഞാതാവ് രസതന്ത്രാധ്യാപകനായിരുന്ന [[ജോണ്‍ജോൺ ഡാള്‍ട്ടന്‍ഡാൾട്ടൻ]] (1766-1844) ആണ്. ഏതു [[മൂലകം|മൂലകവും]] വിഭജിക്കാനാവാത്ത ചെറിയ ഘടകങ്ങള്‍ഘടകങ്ങൾ (atoms) കൂടിച്ചേര്‍ന്നുണ്ടായതാണെന്നുംകൂടിച്ചേർന്നുണ്ടായതാണെന്നും, രണ്ടു വസ്തുക്കള്‍വസ്തുക്കൾ രാസപ്രവര്‍ത്തനത്തില്‍രാസപ്രവർത്തനത്തിൽ ഏര്‍പ്പെടുമ്പോള്‍ഏർപ്പെടുമ്പോൾ ഓരോന്നിന്റെയും ഒന്നോ അധികമോ ഇത്തരം ഘടകങ്ങള്‍ചേര്‍ന്ന്ഘടകങ്ങൾചേർന്ന് സംയുക്ത ഘടകങ്ങളായ [[തന്‍മാത്രതൻമാത്ര|തന്‍മാത്രകള്‍തൻമാത്രകൾ]] (molecules) രൂപം കൊള്ളുമെന്നും ആയിരുന്നു ഡാള്‍ട്ടന്റെഡാൾട്ടന്റെ തത്ത്വം. പ്രസ്തുത സിദ്ധാന്തം വളരെക്കാലത്തേക്ക് രസതന്ത്രത്തിലും ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിലും സ്വാധീനത ചെലുത്തിയിരുന്നു. 19-ആം ശതകത്തിന്റെ ഉത്തരാര്‍ധത്തില്‍ഉത്തരാർധത്തിൽ വാതകങ്ങളുടെ സ്വഭാവം വിവരിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ആവിഷ്കരിക്കപ്പെട്ട 'ഗതിക സിദ്ധാന്തം' (Kinetic Theory), ആറ്റം, തന്മാത്ര എന്ന സങ്കല്പങ്ങള്‍സങ്കല്പങ്ങൾ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുകയുണ്ടായി. ചുരുക്കത്തില്‍ചുരുക്കത്തിൽ 19-ആം ശതകത്തിന്റെ അവസാനമായപ്പോഴേക്കും ആറ്റത്തിന്റെ അസ്തിത്വം ഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞന്‍മാരുടെയുംഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞൻമാരുടെയും, രസതന്ത്രജ്ഞന്‍മാരുടെയുംരസതന്ത്രജ്ഞൻമാരുടെയും ഇടയില്‍ഇടയിൽ പരക്കെ അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു.

[[അണു]] എന്ന സങ്കല്പത്തിന് നൂറ്റാണ്ടുകളുടെ പഴക്കം ഉണ്ട്. ഭാരതീയാചാര്യനായ [[കണാദന്‍കണാദൻ]] തന്റെ വൈശേഷികദര്‍ശനത്തില്‍വൈശേഷികദർശനത്തിൽ ദ്രവ്യത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മരൂപമായി അണുവിനെ ചിത്രീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഭാരതീയദര്‍ശനത്തിലെഭാരതീയദർശനത്തിലെ 'ആത്മ' സങ്കല്പവും 'ബ്രഹ്മ' സങ്കല്പവും ആറ്റം എന്ന ഒരസ്തിത്വത്തെയാണ് കുറിക്കുന്നത്. സ്ഥൂലരൂപത്തിലുള്ള പദാര്‍ഥംപദാർഥം അതിസൂക്ഷ്മവും അവിഭക്തവുമായ പദാര്‍ഥകണങ്ങളില്‍പദാർഥകണങ്ങളിൽ നിര്‍മിതമാണെന്ന്നിർമിതമാണെന്ന് പ്രാചീന [[ഗ്രീസ്|ഗ്രീക്കുകാരും]] വിശ്വസിച്ചിരുന്നു.

അണുവിനെക്കുറിച്ചുള്ള ആധുനികസങ്കല്പം ഡാള്‍ട്ടന്റേതില്‍നിന്നുഡാൾട്ടന്റേതിൽനിന്നു വ്യത്യസ്തമാണ്. അണുവിന് ഒരു സൂക്ഷ്മഘടനയുണ്ടെന്നും അതിനെ ഉപഘടകങ്ങളായി വിഭജിക്കുക സാധ്യമാണെന്നും തെളിഞ്ഞുകഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ഈ വഴിക്കുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്കാവശ്യമായഗവേഷണങ്ങൾക്കാവശ്യമായ ഉപകരണങ്ങള്‍ഉപകരണങ്ങൾ നിര്‍മിക്കുന്നതിനുംനിർമിക്കുന്നതിനും ഫലപ്രദമായ പരീക്ഷണനിരീക്ഷണങ്ങള്‍പരീക്ഷണനിരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തുന്നതിനും നേതൃത്വം നല്കിയത് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞന്‍മാരാകയാല്‍ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻമാരാകയാൽ ഈ വിജ്ഞാനശാഖ 'അണുഭൗതികം' എന്ന പേരില്‍പേരിൽ അറിയപ്പെടാനിടയായി.

ദ്രവ്യത്തിന്റെ അണുഘടനയിലേക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്ന ആദ്യകാലപരീക്ഷണങ്ങളുടെ കൂട്ടത്തില്‍കൂട്ടത്തിൽ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണവും (electrolysis), വാതകങ്ങളിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതപ്രവാഹവും എടുത്തുപറയേണ്ടവയാണ്. വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തെ സംബന്ധിച്ച പഠനങ്ങളില്‍നിന്നാണ്പഠനങ്ങളിൽനിന്നാണ് വൈദ്യുതിയുടെ അണുസ്വഭാവത്തെക്കുറിച്ച് ബോധമുണ്ടായത്. അതുപോലെതന്നെ താഴ്ന്ന മര്‍ദ്ദത്തില്‍മർദ്ദത്തിൽ വാതകങ്ങളിലൂടെയുള്ള വൈദ്യുതപ്രവാഹത്തെപ്പറ്റിയുള്ള പഠനങ്ങളില്‍നിന്നാണ്പഠനങ്ങളിൽനിന്നാണ് പ്രത്യക്ഷമായോ പരോക്ഷമായോ അണുഭൌതികത്തിലെ പല കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളും ഉണ്ടായത്.

== അണുഭൗതികത്തിലെ ഗവേഷണങ്ങള്‍ഗവേഷണങ്ങൾ ==

19-ആം ശതകത്തിന്റെ അവസാനദശകത്തിലെ കണ്ടുപിടിത്തങ്ങളാണ് [[എക്സ്റേ|എക്സ്റേയും]] [[റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റി|റേഡിയോ ആക്റ്റിവതയും]] [[ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ|ഇലക്ട്രോണും]]. 1895-ല്‍ൽ, [[റോണ്‍ജന്‍റോൺജൻ]] എന്ന [[ജര്‍മനിജർമനി|ജര്‍മന്‍ജർമൻ]] ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ശാസ്ത്രജ്ഞൻ എക്സ്റേ (X-ray) കണ്ടുപിടിച്ചു. [[അലൂമിനിയം]] തകിടില്‍തകിടിൽ [[കാഥോഡ് കിരണങ്ങള്‍കിരണങ്ങൾ]] (cathode rays) പതിയുമ്പോള്‍പതിയുമ്പോൾ അതില്‍നിന്നുംഅതിൽനിന്നും അദൃശ്യമായ എക്സ്റേകള്‍എക്സ്റേകൾ പുറപ്പെടുമെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടുപിടിച്ചു. തുടര്‍ന്ന്തുടർന്ന് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ, [[തരംഗദൈര്‍ഘ്യംതരംഗദൈർഘ്യം]] (wave length) കുറഞ്ഞ [[വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗങ്ങള്‍വൈദ്യുതകാന്തികതരംഗങ്ങൾ]] (electromagnetic waves) ആണ് എക്സറേ എന്നും അവയ്ക്ക് പദാര്‍ഥങ്ങളെപദാർഥങ്ങളെ തുളച്ചു കടക്കാന്‍കടക്കാൻ കഴിവുണ്ടെന്നും അവ [[പ്രതിദീപ്തി|പ്രതിദീപ്തിയും]] (fluorescence) [[വ്|സ്ഫുരദീപ്തിയും]] (phosphorescence) സൃഷ്ടിക്കുമെന്നും സ്ഥാപിക്കപ്പെട്ടു. [[1896]]-ല്‍ൽ [[ഹെന്റി ബെക്വറല്‍ബെക്വറൽ]] എന്ന [[ഫ്രാന്‍സ്ഫ്രാൻസ്|ഫ്രഞ്ച്]] ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ശാസ്ത്രജ്ഞൻ റേഡിയോ ആക്റ്റിവത കണ്ടുപിടിച്ചു. റോണ്‍ജന്റെറോൺജന്റെ എക്സ്റേ ട്യൂബില്‍ട്യൂബിൽ കാഥോഡ് കിരണങ്ങള്‍കിരണങ്ങൾ വന്നിടിക്കുമ്പോള്‍വന്നിടിക്കുമ്പോൾ ട്യൂബിന്റെ ഭിത്തികളില്‍നിന്നുമാണ്ഭിത്തികളിൽനിന്നുമാണ് എക്സ്റേ കൂടുതലും പുറപ്പെടുന്നത്. ഇതേത്തുടര്‍ന്ന്ഇതേത്തുടർന്ന് സ്ഫടികഭിത്തികളില്‍സ്ഫടികഭിത്തികളിൽ പ്രതിദീപ്തിയും ദൃശ്യമായിരുന്നു. പ്രതിദീപ്തിയെപ്പറ്റി ബെക്വറല്‍ബെക്വറൽ പഠനങ്ങള്‍പഠനങ്ങൾ നടത്തിയിരുന്നു. എക്സ്റേയുടെ ഉത്പാദനവും പ്രതിദീപ്തിയും തമ്മില്‍തമ്മിൽ ബന്ധമുണ്ടായിരിക്കണമെന്ന അനുമാനത്തോടെ നടത്തിയ നിരീക്ഷണങ്ങളാണ് യുറേനിയത്തിന്റെ റേഡിയോ ആക്റ്റിവത കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിന് അദ്ദേഹത്തെ സഹായിച്ചത്. [[യുറേനിയം|യുറേനിയത്തിന്റെ]] ഒരു ലവണം (Uranium salt) പൊതിഞ്ഞുവച്ചിരുന്ന ഫൊട്ടോഗ്രാഫിക് പ്ളേറ്റ് ഡെവലപ് ചെയ്തുനോക്കിയപ്പോള്‍ചെയ്തുനോക്കിയപ്പോൾ, അതില്‍അതിൽ യുറേനിയ ലവണത്തില്‍നിന്ന്ലവണത്തിൽനിന്ന് പുറപ്പെടുന്ന അദൃശ്യകിരണങ്ങളുടെ അടയാളങ്ങള്‍അടയാളങ്ങൾ (radioactive rays) കണ്ടെത്തി. റേഡിയോ ആക്റ്റിവത യുറേനിയത്തിന്റെ മാത്രം സവിശേഷതയല്ലെന്നും മറ്റു പല വസ്തുക്കളും റേഡിയോ ആക്റ്റിവങ്ങളാണെന്നും പിന്നീട് കണ്ടു. തുടര്‍ന്നുതുടർന്നു നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍നിന്നുംപരീക്ഷണങ്ങളിൽനിന്നും റേഡിയോ ആക്റ്റിവകിരണങ്ങളില്‍ആക്റ്റിവകിരണങ്ങളിൽ വ്യത്യസ്ത സ്വഭാവങ്ങളോടുകൂടിയ α (ആല്‍ഫആൽഫ),β (ബീറ്റ),γ (ഗാമ) എന്നീ മൂന്നുതരം വികിരണങ്ങള്‍വികിരണങ്ങൾ (radiations) അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്നു ബോധ്യമായി.

[[1897]]-ല്‍ൽ [[ജെ.ജെ. തോംസണ്‍തോംസൺ]] [[ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ]] കണ്ടുപിടിച്ചതായി പ്രസ്താവിക്കപ്പെടാറുണ്ടെങ്കിലും, യഥാര്‍ഥത്തില്‍യഥാർഥത്തിൽ ഏതാണ്ട് 50 വര്‍ഷക്കാലത്തെവർഷക്കാലത്തെ - [[മൈക്കേല്‍മൈക്കേൽ ഫാരഡെ]] [[വൈദ്യുതവിശ്ളേഷണ നിയമങ്ങള്‍നിയമങ്ങൾ]] കണ്ടുപിടിച്ചതു മുതല്‍മുതൽ ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജ്ചാർജ് കൃത്യമായി [[മില്ലിക്കന്‍മില്ലിക്കൻ]] തിട്ടപ്പെടുത്തിയതുവരെ - നിരവധി പേരുടെ നിരീക്ഷണഫലമാണ് ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ കണ്ടുപിടിത്തം. ജെ.ജെ. തോംസന്റേയും സഹപ്രവര്‍ത്തകരുടെയുംസഹപ്രവർത്തകരുടെയും പരീക്ഷണങ്ങള്‍പരീക്ഷണങ്ങൾ ഋണ(negative)ചാര്‍ജുംചാർജും ഹൈഡ്രജന്‍ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ഏതാണ്ട് 1/2000 അംശം ഭാരമുള്ള ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ കണങ്ങളുടെ അസ്തിത്വവും ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഘടനയില്‍ഘടനയിൽ അവയ്ക്കുള്ള സ്ഥാനവും സ്ഥാപിക്കുന്നതിന് സഹായകമായി. ഇലക്ട്രോണിന്റെ ആപേക്ഷിക ചാര്‍ജ്ചാർജ് (specific charge)- അതായത് ചാര്‍ജുംചാർജും ദ്രവ്യമാനവും തമ്മിലുള്ള അംശബന്ധം-കണ്ടുപിടിക്കുന്നതിനുള്ള തോംസന്റെ പരീക്ഷണത്തെയും അതിന്റെ ചാര്‍ജ്ചാർജ് കൃത്യമായി നിര്‍ണയിക്കുന്നതിന്നിർണയിക്കുന്നതിന് മില്ലിക്കന്‍മില്ലിക്കൻ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളെയും തുടര്‍ന്ന്തുടർന്ന് [[എച്ച്.എ. ലോറന്‍സ്ലോറൻസ്]] തന്റെ [[ഇലക്ട്രോണ്‍സിദ്ധാന്തംഇലക്ട്രോൺസിദ്ധാന്തം]] (electron theory) ആവിഷ്കരിക്കുകയുണ്ടായി. ലോറന്‍സ്ലോറൻസ് സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ നേട്ടം, അതിന് [[സീമാന്‍സീമാൻ പ്രഭാവം|സീമാന്‍സീമാൻ പ്രഭാവ]] (Zeeman Effect)ത്തെ തൃപ്തികരമായി വിശദീകരിക്കുവാന്‍വിശദീകരിക്കുവാൻ കഴിഞ്ഞു എന്നുള്ളതാണ്. 1896-ലാണ് സീമാന്‍പ്രഭാവംസീമാൻപ്രഭാവം കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ടത്. ഒരു കാന്തികമണ്ഡലത്തിനു സമാന്തരമായി വീക്ഷിക്കപ്പെടുന്ന ഒരു [[സ്പെക്ട്രരേഖ]] (spectral line) രണ്ടായി വേര്‍തിരിഞ്ഞുംവേർതിരിഞ്ഞും കുറുകെ വീക്ഷിക്കപ്പെടുന്നപക്ഷം മൂന്നായി വേര്‍തിരിഞ്ഞുംവേർതിരിഞ്ഞും നിശ്ചിത ധ്രുവണ(polarisation) സ്വഭാവത്തോടുകൂടിയും കാണപ്പെടുന്നതിനെയാണ് 'നോര്‍മല്‍നോർമൽ സീമാന്‍സീമാൻ പ്രഭാവം' (Normal Zeeman Effect) എന്നു പറയുന്നത്. ലോറന്‍സിന്റെലോറൻസിന്റെ സിദ്ധാന്തം നോര്‍മല്‍നോർമൽ സീമാന്‍സീമാൻ പ്രഭാവത്തെ വിശദീകരിക്കാന്‍വിശദീകരിക്കാൻ പര്യാപ്തമായെങ്കിലും കൂടുതല്‍കൂടുതൽ വിശദമായ നിരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലമായി പിന്നീട് കണ്ടുപിടിക്കപ്പെട്ട 'അനോമലസ് സീമാന്‍സീമാൻ പ്രഭാവ' (Anomalous Zeeman Effect)ത്തിന്റെ കാര്യത്തില്‍കാര്യത്തിൽ അതു പരാജയപ്പെട്ടു. എങ്കിലും സീമാന്റെ കണ്ടുപിടിത്തവും, ലോറന്‍സിന്റെലോറൻസിന്റെ വിശദീകരണവും അണുഭൌതികവിജ്ഞാനീയത്തിന്റെ പ്രായോഗിക-സൈദ്ധാന്തിക മണ്ഡലങ്ങളില്‍മണ്ഡലങ്ങളിൽ തുടര്‍ന്നുള്ളതുടർന്നുള്ള ഗവേഷണങ്ങള്‍ക്ക്ഗവേഷണങ്ങൾക്ക് പ്രചോദനം നല്കുകയുണ്ടായി.

ഇലക്ട്രോണിന്റെ അസ്തിത്വം അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടതോടെ ആറ്റത്തിന് ഒരു സൂക്ഷ്മഘടന ഉണ്ടെന്നും ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ, ആറ്റത്തിന്റെ ഒരു ഘടകമാണെന്നും ഉള്ള വിശ്വാസം ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്കിടയില്‍ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കിടയിൽ പ്രബലമായി. ആറ്റം, വൈദ്യുതിയുടെ കാര്യത്തില്‍കാര്യത്തിൽ 'ന്യൂട്രല്‍ന്യൂട്രൽ' (neutral) ആയതിനാല്‍ആയതിനാൽ അതിലെ ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ ചാര്‍ജിനുചാർജിനു തുല്യം ധന (positive) ചാര്‍ജുംചാർജും ആറ്റത്തില്‍ആറ്റത്തിൽ ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്ന തത്ത്വത്തെ ആദരിച്ച് പല അണുമാതൃകകളും (atom ic models) നിര്‍ദേശിക്കപ്പെട്ടുനിർദേശിക്കപ്പെട്ടു. [[ജെ.ജെ. തോംസണ്‍തോംസൺ|ജെ.ജെ. തോംസന്റെ]] മാതൃകയില്‍മാതൃകയിൽ, ധനവൈദ്യുതി നിറച്ച ഒരു ഗോളവും അതില്‍അതിൽ അങ്ങിങ്ങുസ്ഥാനംപിടിച്ചിട്ടുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളും ഒരു ആറ്റത്തില്‍ആറ്റത്തിൽ ചേര്‍ന്നിരിക്കുന്നുചേർന്നിരിക്കുന്നു. [[പെറിന്‍പെറിൻ]] ആകട്ടെ, ആറ്റത്തിന് സൌരയൂഥത്തിന്റെ മാതൃകയിലുള്ളൊരു ഘടന നിര്‍ദേശിച്ചുനിർദേശിച്ചു-ധനചാര്‍ജ്ധനചാർജ് വഹിക്കുന്ന ഒരു കേന്ദ്രവും ചുറ്റും ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും. ഈ മാതൃകകളെല്ലാംതന്നെ പരിചിതമായ സ്ഥൂലവസ്തുക്കളുടെ ചലനങ്ങളെ ഭരിക്കുന്ന യാന്ത്രിക നിയമങ്ങളും (mechanical laws) വിദ്യുത് കാന്തിക നിയമങ്ങളും അനുസരിച്ചു പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നവയായിട്ടാണ്പ്രവർത്തിക്കുന്നവയായിട്ടാണ് അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടത്. ഈ സമീപനം തെറ്റായിരുന്നുവെന്ന് പിന്നീടു ബോധ്യമായി.

=== ന്യൂക്ളിയര്‍ന്യൂക്ളിയർ ആറ്റം മോഡല്‍മോഡൽ ===

റഥര്‍ഫോര്‍ഡുംറഥർഫോർഡും അനുയായികളും ദ്രവ്യത്തിലൂടെ x-കണങ്ങളെ കടത്തിവിട്ട് അവയുടെ പഥത്തിനുണ്ടാകുന്ന വ്യതിചലനം (deflection) സംബന്ധിച്ച് നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍നിന്നുംപരീക്ഷണങ്ങളിൽനിന്നും ആറ്റത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തില്‍കേന്ദ്രത്തിൽ ഏറ്റവും ചുരുങ്ങിയൊരു സ്ഥാനത്തായി അതിന്റെ മിക്കവാറും മുഴുവന്‍മുഴുവൻ ദ്രവ്യമാന(mass)വും ധനചാര്‍ജുംധനചാർജും കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നതായി വ്യക്തമായി. പെറിന്‍പെറിൻ ആവിഷ്കരിച്ച ആശയംകൂടി സ്വീകരിച്ചുകൊണ്ട് 1910-ല്‍ൽ റഥര്‍ഫോര്‍ഡ്റഥർഫോർഡ് തന്റെ പ്രസിദ്ധമായ 'ന്യൂക്ളിയര്‍ന്യൂക്ളിയർ ആറ്റം മാതൃക' (nuclear atom model) അവതരിപ്പിച്ചു. ഇതനുസരിച്ച് ആറ്റത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തില്‍കേന്ദ്രത്തിൽ ധനചാര്‍ജ്ധനചാർജ് വഹിക്കുന്ന അത്യധികം ഭാരമേറിയ ന്യൂക്ളിയസ്സും അതിനുചുറ്റും ഭ്രമണംചെയ്യുന്ന ഭാരംകുറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണുകളുമാണ്. ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തില്‍എണ്ണത്തിൽ ഒരു മൂലകത്തിന്റെ ആറ്റം മറ്റൊന്നിന്റേതില്‍നിന്നുമറ്റൊന്നിന്റേതിൽനിന്നു വ്യത്യസ്തമായിരിക്കുന്നു. ക്ളാസ്സിക്കല്‍ക്ളാസ്സിക്കൽ ഭൌതികസിദ്ധാന്തങ്ങളില്‍ഭൌതികസിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ അധിഷ്ഠിതമായ റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെറഥർഫോർഡിന്റെ മാതൃക തൃപ്തികരമായ ഒരു അണുസിദ്ധാന്തത്തിന് രൂപംകൊടുക്കാന്‍രൂപംകൊടുക്കാൻ പര്യാപ്തമായിരുന്നില്ല. വിശേഷിച്ചും ആറ്റത്തിന്റെ സ്ഥായിയായ നിലനില്പിനെയും (stable existence) സ്പെക്ട്ര സ്വഭാവങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കുന്ന കാര്യത്തില്‍കാര്യത്തിൽ റഥര്‍ഫോര്‍ഡ്റഥർഫോർഡ് പരാജയപ്പെട്ടു. എന്നാല്‍എന്നാൽ റഥര്‍ഫോര്‍ഡിന്റെറഥർഫോർഡിന്റെ ന്യൂക്ളിയര്‍ന്യൂക്ളിയർ ആറ്റംമാതൃകയെ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്ത(Quantum theory)ത്തിലെ നിയമങ്ങളുടെ ചട്ടക്കൂട്ടില്‍ചട്ടക്കൂട്ടിൽ കൊണ്ടുവന്ന നീല്‍സ്നീൽസ് ബോര്‍ബോർ സ്വീകാര്യമായ ഒരു അണുസിദ്ധാന്തത്തിന് ഇദംപ്രഥമമായി ജന്‍മംജൻമം കൊടുത്തു.

=== ബോര്‍ബോർ സിദ്ധാന്തം ===

പ്രകൃതിയില്‍പ്രകൃതിയിൽ ഊര്‍ജ്ജത്തിന്റെഊർജ്ജത്തിന്റെ വിനിമയം h γ (h-പ്ളാങ്ക്സ്ഥിരസംഖ്യ, γ-ഊര്‍ജ്ജംഊർജ്ജം വികിരണം ചെയ്യുന്ന വസ്തുവിന്റെ ആവൃത്തി) എന്ന ക്വാണ്ടത്തിന്റെ പൂര്‍ണഗുണിതങ്ങളായപൂർണഗുണിതങ്ങളായ അളവുകളില്‍അളവുകളിൽ മാത്രമേ സംഭവിക്കുകയുള്ളു എന്ന മാക്സ്പ്ളാങ്കിന്റെ ക്വാണ്ടംതത്ത്വത്തെ ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ ചലനവുമായി ബന്ധപ്പെടുത്തുകയാണ് ബോര്‍ബോർ ചെയ്തത്. ബോര്‍ബോർ സിദ്ധാന്തത്തിലെ അടിസ്ഥാനസങ്കല്പങ്ങള്‍അടിസ്ഥാനസങ്കല്പങ്ങൾ താഴെ പറയുന്നവയാണ്: ഇലക്ട്രോണുകള്‍ഇലക്ട്രോണുകൾ ന്യൂക്ളിയസ്സിനുചുറ്റും ചില പ്രത്യേക പഥങ്ങളിലൂടെ മാത്രമേ ചലിക്കുകയുള്ളു; ഒരു പ്രത്യേക പഥത്തിലൂടെ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ, ഊര്‍ജ്ജംഊർജ്ജം വികിരണം ചെയ്യുകയില്ല; എന്നാല്‍എന്നാൽ അത് ഒരു പഥത്തില്‍നിന്ന്പഥത്തിൽനിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് ചാടുമ്പോള്‍ചാടുമ്പോൾ ഒരു നിശ്ചിത ക്വാണ്ടം ഊര്‍ജ്ജംഊർജ്ജം അവശോഷണം ചെയ്യുകയോ, വികിരണം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നു. ഇത്തരം സംക്രമങ്ങളാണ് (transition) സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഉദ്ഭവത്തിനു കാരണം. അന്നുവരെ അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന മിക്കവാറും എല്ലാ അണുപ്രതിഭാസങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കാന്‍വിശദീകരിക്കാൻ ബോറിനു കഴിഞ്ഞു. സ്പെക്ട്രരേഖകളുടെ സൂക്ഷ്മസംരചന(fine structure)വിശദീകരിക്കുന്നതില്‍വിശദീകരിക്കുന്നതിൽ മാത്രമാണ് ബോര്‍ബോർ സിദ്ധാന്തം പരാജയപ്പെട്ടത്. ഈ പോരായ്മ പരിഹരിക്കുന്നതിനുവേണ്ടി ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെ പ്രയോജനപ്പെടുത്തിക്കൊണ്ട്, ബോര്‍ബോർ ആറ്റംമാതൃകയെ പരിഷ്കരിക്കാന്‍പരിഷ്കരിക്കാൻ സോമര്‍ഫെല്‍ഡ്സോമർഫെൽഡ് നടത്തിയ ശ്രമവും പൂര്‍ണമായിപൂർണമായി വിജയിച്ചില്ല.

ബോറിന്റെ സിദ്ധാന്തം അണുപ്രതിഭാസങ്ങളെ വിശദീകരിക്കുന്നതില്‍വിശദീകരിക്കുന്നതിൽ വിജയിച്ചുവെങ്കിലും ഈ സിദ്ധാന്തത്തിനെതിരായി ഒരു വാദമുഖം പൊന്തിവന്നു: തെളിയിക്കപ്പെടാനാവാത്ത ഏതാനും പരികല്പനകളാണ് ബോര്‍ബോർ സിദ്ധാന്തത്തിനടിസ്ഥാനം; ശക്തമായ ഒരു ഗണിതതത്ത്വത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലല്ല അതു പടുത്തുയര്‍ത്തപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്പടുത്തുയർത്തപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത്. പ്രത്യക്ഷത്തില്‍പ്രത്യക്ഷത്തിൽ പരസ്പരവിരുദ്ധങ്ങളായ രണ്ടു സിദ്ധാന്തങ്ങളെ (ക്ളാസ്സിക്കല്‍ക്ളാസ്സിക്കൽ ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍സിദ്ധാന്തങ്ങൾ) ആശ്രയിക്കാതെ ബോറിന് ഗത്യന്തരമില്ലായിരുന്നു. അണുഭൌതികത്തിന്റെ മണ്ഡലങ്ങളില്‍മണ്ഡലങ്ങളിൽ പ്രയോഗക്ഷമമായ പുതിയൊരു ഗണിതസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ആവശ്യകത ഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞന്‍മാര്‍ക്കുഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞൻമാർക്കു ബോധ്യമായി. ഈ വഴിക്കുള്ള പരിശ്രമങ്ങളുടെ ഫലമായി 1925-നോടടുത്ത്, ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ് (Quantum Mechanics) എന്ന പേരില്‍പേരിൽ പുതിയൊരു വിജ്ഞാനശാഖ രൂപംകൊണ്ടു. ഷ്റോഡിംഗര്‍ഷ്റോഡിംഗർ, ഹൈസന്‍ബെര്‍ഗ്ഹൈസൻബെർഗ്, ഡിറാക് എന്നിവരാണ് ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ വ്യാഖ്യാതാക്കള്‍വ്യാഖ്യാതാക്കൾ. ഷ്റോഡിംഗറിന്റെ തരംഗബലതന്ത്ര(Wave Mechanics)വും ഹൈസന്‍ബെര്‍ഗിന്റെഹൈസൻബെർഗിന്റെ 'മാട്രിക്സ് മെക്കാനിക്സും' (Matrix Mechanics) വ്യത്യസ്തമായ സമീപനങ്ങളാണെന്ന് ആദ്യകാലത്ത് കരുതപ്പെട്ടിരുന്നുവെങ്കിലും പിന്നീട് അവ രണ്ടും അഭിന്നമാണെന്നു മനസ്സിലായി. ദ്രവ്യതരംഗങ്ങളെ (matter waves)പ്പറ്റിയുള്ള ദെബ്രോയെയുടെ സങ്കല്പത്തില്‍നിന്നുമാണ്സങ്കല്പത്തിൽനിന്നുമാണ് ഷ്രോഡിംഗര്‍ഷ്രോഡിംഗർ തന്റെ സിദ്ധാന്തം പടുത്തുയര്‍ത്തിയത്പടുത്തുയർത്തിയത്. തന്‍മൂലംതൻമൂലം ക്വാണ്ടംഭൌതികം, ദ്രവ്യവസ്തുക്കളില്‍ദ്രവ്യവസ്തുക്കളിൽ കണികാസ്വഭാവവും തരംഗസ്വഭാവവും ഒരേ സമയം ആരോപിക്കുന്നു. മുന്‍മുൻ അണുസിദ്ധാന്തങ്ങളില്‍നിന്ന്അണുസിദ്ധാന്തങ്ങളിൽനിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി ആറ്റത്തിന്റെ ഗുണധര്‍മങ്ങളെഗുണധർമങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നതിന് പുതിയ സിദ്ധാന്തം, ഒരു യാന്ത്രിക മാതൃകയെ ആശ്രയിക്കുന്നില്ല. സ്ഥൂലവസ്തുക്കളുടെ നിയമങ്ങള്‍നിയമങ്ങൾ പദാര്‍ഥത്തിന്റെപദാർഥത്തിന്റെ സൂക്ഷ്മകണങ്ങളിലേക്ക് വ്യാപിപ്പിക്കുന്നത് ശരിയല്ലെന്ന് ക്വാണ്ടംമെക്കാനിക്സിന്റെ പ്രണേതാക്കള്‍പ്രണേതാക്കൾ വാദിച്ചു. ആറ്റത്തിന് ഒരു മാതൃക കല്പിക്കുന്നത് നിരര്‍ഥകമാണ്നിരർഥകമാണ്, ഇവയുടെ കൃത്യമായ നിര്‍ണയത്തിലുള്ളനിർണയത്തിലുള്ള പരിമിതിയെ '[[അനിശ്ചിതത്ത്വ തത്ത്വം]]' (Uncertainty principles) വഴി ഹൈസന്‍ബര്‍ഗ്ഹൈസൻബർഗ് വ്യക്തമാക്കി.

=== പുതിയ ആശയങ്ങള്‍ആശയങ്ങൾ ===

1925-27-നും ഇടയ്ക്കുള്ള കാലഘട്ടത്തിലുണ്ടായ ഭൌതികവിജ്ഞാനത്തിന്റെ സൈദ്ധാന്തികപരമായ വികാസങ്ങളാണ് മുകളില്‍മുകളിൽ വിവരിച്ചത്. ഇതോടൊപ്പം അണുഭൌതികത്തിലും അതിലുപരി അണുകേന്ദ്രഭൌതികത്തിലും പരമപ്രധാനമായ ഇലക്ട്രോണ്‍ഇലക്ട്രോൺ ചക്രണം (electron spin), പൌളിയുടെ അപവര്‍ജ്ജനനിയമംഅപവർജ്ജനനിയമം (Pauli's exclusion principle) തുടങ്ങിയ പുതിയ ആശയങ്ങള്‍ആശയങ്ങൾ രൂപം കൊണ്ടു. ഇലക്ട്രോണിന് സഹജമായ ഒരു 'ചക്രണഗതി' (spin motion) ഉണ്ടായിരിക്കണമെന്ന ആശയം കൊണ്ടുവന്നത് ഉള്ളന്‍ബെക്ഉള്ളൻബെക്, ഗുഡ്സ്മിത്ത് എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് (1925). സ്പെക്ട്രരേഖകളുടെ സൂക്ഷ്മഘടന തുടങ്ങി, അണുഭൌതികത്തിലെയും അണുകേന്ദ്രഭൌതികത്തിലെയും നിരവധി വിഷമപ്രശ്നങ്ങള്‍ക്ക്വിഷമപ്രശ്നങ്ങൾക്ക് പരിഹാരം നിര്‍ദേശിക്കാന്‍നിർദേശിക്കാൻ സമര്‍ഥമായസമർഥമായ ഈ പുതിയ സങ്കല്പത്തിന് സൈദ്ധാന്തികമായ ഒരടിസ്ഥാനം നല്കുന്നതിനുള്ള ശ്രമങ്ങളുടെ ഫലമാണ് ഡിറാക്കിന്റെ 'ആപേക്ഷികീയ ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സ്' (Relativistic Quantum Mechanics). ഈ വിജ്ഞാനശാഖ, അടിസ്ഥാനകണങ്ങളെപ്പറ്റി ക്രമബദ്ധമായ പഠനങ്ങള്‍പഠനങ്ങൾ നടത്തുന്നതിന് സഹായകമായ ഒരു ഗണിതോപകരണായിത്തീര്‍ന്നിരിക്കുന്നുഗണിതോപകരണായിത്തീർന്നിരിക്കുന്നു.

ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക ഘടനയെ സംബന്ധിക്കുന്ന അടിസ്ഥാനനിയമങ്ങളും ആറ്റത്തിന്റെ ഘടനയും രാസസ്വഭാവവും സംബന്ധിച്ച തത്ത്വങ്ങളും 1927-നോടടുത്ത് ഏറെക്കുറെ വ്യക്തമാക്കപ്പെട്ടു. തുടര്‍ന്ന്തുടർന്ന് ഏതാനും വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍വർഷങ്ങൾക്കുള്ളിൽ, അറിയപ്പെട്ട മൂലകങ്ങളില്‍മൂലകങ്ങളിൽ ഈ തത്ത്വങ്ങള്‍തത്ത്വങ്ങൾ പ്രയോഗിക്കുന്നതിനുള്ള ശ്രമങ്ങള്‍ശ്രമങ്ങൾ വളരെയധികം പുരോഗമിക്കുകയുണ്ടായി. 20-ാം ശ.-ത്തിന്റെ പൂര്‍വാര്‍ധത്തില്‍പൂർവാർധത്തിൽ തന്നെ അണുഭൌതികം ശാഖകളായി പിരിഞ്ഞു. അണുഭൌതികത്തില്‍നിന്നുടലെടുത്ത്അണുഭൌതികത്തിൽനിന്നുടലെടുത്ത്, വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ന്യൂക്ളിയര്‍ന്യൂക്ളിയർ ഫിസിക്സ് (Nuclear Physics), സോളിഡ് സ്റ്റേറ്റ് ഫിസിക്സ് (Solid state Physics), ഇലക്ട്രോണിക്സ് (Electronics) എന്നീ ആധുനികശാസ്ത്ര-സാങ്കേതിക വിഷയങ്ങളിലാണ് ഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ഭൌതികശാസ്ത്രജ്ഞർ സവിശേഷ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്.

== പുറത്തേക്കുള്ള കണ്ണികള്‍കണ്ണികൾ ==

* [http://plasma-gate.weizmann.ac.il/API.html അണുഭൌതികശാസ്ത്രത്തേക്കുറിച്ച് ഇന്റര്‍നെറ്റില്‍ഇന്റർനെറ്റിൽ നിന്നും]

[[വര്‍ഗ്ഗംവർഗ്ഗം:ഭൗതികശാസ്ത്രം]]