നമ്മൾ ജീവിയ്ക്കുന്ന ഈ ഭൂമിയും സൂര്യനും കാറ്റും മഴയും ആകാശവും പ്രകൃതിയും പ്രപഞ്ചവും എല്ലാം എന്താണെന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ ആദ്യം അണുവിനെ (Atom) കുറിച്ച് പഠിക്കണം. കാരണം ഈ പ്രപഞ്ചത്തിൽ ജീവനുള്ളതും ഇല്ലാത്തതുമായ എല്ലാ പദാർഥങ്ങളുടെയും ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന ഘടകം അണു ആണ്. സമുദ്രം ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത് വളരെ സൂക്ഷ്മമായ ജലകണികൾ ചേർന്നിട്ടാണ്. പർവ്വതങ്ങൾ ഉണ്ടായത് നേരിയ മൺതരികൾ ചേർന്നിട്ടാണ്. കൊടുങ്കാറ്റുകൾ ഉണ്ടാകുന്നത് തീരെ ചെറിയ വായുതന്മാത്രകൾ ചേർന്നിട്ടാണ്. അണുക്കൾ ചേർന്നിട്ടാണ് ഇക്കാണുന്ന സർവ്വവും ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്. അത്കൊണ്ട് പ്രകൃതിയെ പഠിക്കാൻ ശ്രമിക്കുന്ന ആരും ആദ്യം അണു എന്താണു എന്ന് മനസ്സിലാക്കണം. അക്ഷരമാലകൾ ചേർന്നിട്ടാണല്ലൊ ഭാഷയും ഭാഷയിലെ അസംഖ്യം വാക്കുകളും ഉണ്ടാകുന്നത്. അത് പോലെ അണുക്കൾ ചേർന്നിട്ടാണു ഈ പ്രപഞ്ചത്തിലെ സർവ്വവും ഉണ്ടായിട്ടുള്ളത്.
ഏത് പദാർത്ഥവും ചെറുതാക്കാൻ സാധിക്കും. അങ്ങനെ ചെറുതാക്കിയാൽ ഏറ്റവും അവസാനത്തെ കണികയാണ് അണു. പ്രകൃതിയിൽ 92 തരം അണുക്കളാണുള്ളത്. പിന്നെയും 20ലധികം അണുക്കൾ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്ക് ലബോറട്ടറിയിൽ നിർമ്മിച്ചെടുക്കാൻ സാധിക്കും. ഏറ്റവും ചെറിയ ആറ്റം (ഇനി ആറ്റം എന്ന് പറയാം) ഒന്നാമത്തെ ഹൈഡ്രജനാണു. ഏറ്റവും വലുത് തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ടാമത്തെ യുറേനിയവും. ഒന്ന് മുതൽ തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ട് വരെ ആറ്റങ്ങളെ ക്രമപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത് ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയിട്ടാണ്. ആറ്റത്തിന്റെ ഉള്ളിൽ പ്രോട്ടോൺ , ന്യൂട്രോൺ , എലക്ട്രോൺ ഇങ്ങനെ മൂന്ന് തരം കണികകൾ ഉണ്ട്. പിന്നെയും ചില സൂക്ഷ്മകണികകൾ ഉണ്ട്. അതിനെ പറ്റി തൽക്കാലം പഠിക്കേണ്ട. അത് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാണു. തുടക്കത്തിൽ ഈ മൂന്ന് അടിസ്ഥാനകണികൾ ചേർന്നതാണു ആറ്റം എന്ന് മനസ്സിൽ വയ്ക്കാം.
ആറ്റത്തിനു മധ്യത്തിൽ പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ചേർന്ന ന്യൂക്ലിയസ്സും , ആ ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന എലക്ട്രോണും ഉണ്ട്. പ്രോട്ടോണിന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജും എലക്ട്രോണിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജും ആണുള്ളത്. ന്യൂട്രോണിന് ചാർജ്ജ് ഇല്ല. ഒന്നാമത്തെ ആറ്റം ഹൈഡ്രജനിൽ ന്യൂക്ലിയസ്സിൽ ഒരു പ്രോട്ടോണും ഒരു എലക്ട്രോണും ആണുള്ളത്. ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല. എല്ലാ ആറ്റങ്ങളിലും പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണവും എലക്ട്രോണിന്റെ എണ്ണവും തുല്യമായിരിക്കും. അത്കൊണ്ടാണു നാം കാണുന്ന ഒരു പദാർഥത്തിനും ചാർജ്ജ് ഇല്ലാത്തത്. എന്നാൽ ന്യൂട്രോണിന്റെ എണ്ണം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.
ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിൽ ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല എന്ന് പറഞ്ഞല്ലൊ. പക്ഷെ ന്യൂട്രോൺ ഉള്ള ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും പ്രകൃതിയിൽ ഉണ്ട്. അതിനെ പറ്റി പിന്നീട് മനസ്സിലാക്കാം. സാധാരണഗതിയിൽ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിൽ മാത്രം ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല. രണ്ടാമത്തെ ആറ്റം ഹീലിയമാണ്. ഹീലിയത്തിൽ രണ്ട് പ്രോട്ടോണും രണ്ട് ന്യൂട്രോണും രണ്ട് എലക്ട്രോണും ഉണ്ട്. അങ്ങനെ മൂന്നാമത്തെ ആറ്റം ലീത്തിയത്തിൽ lithium (Li) മൂന്ന് പ്രോട്ടോണും മൂന്ന് ന്യൂട്രോണും മൂന്ന് എലക്ട്രോണും ആണുള്ളത്. തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ടാമത്തെ യുറേനിയത്തിൽ 92 പ്രോട്ടോണും 92 എലക്ട്രോണും 146 ന്യൂട്രോണും ആണുള്ളത്. 146ൽ കൂടുതൽ ന്യൂട്രോൺ ഉള്ള യുറേനിയവും ഉണ്ട്. ഐസോടോപ്പ് എന്ന് പറയുന്ന ഇത്തരം ആറ്റങ്ങളെ കുറിച്ച് , ഹൈഡ്രജനെ പറ്റി പറഞ്ഞത് പോലെ തന്നെ പിന്നീട് മനസ്സിലാക്കാം.
ഒരു ആറ്റത്തിൽ എത്ര പ്രോട്ടോൺ ഉണ്ടോ അതാണു ആ ആറ്റത്തിന്റെ ക്രമനമ്പർ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണം കൂടുമ്പോൾ ആറ്റത്തിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നു. ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ആറ്റം ഹൈഡ്രജനും ഏറ്റവും ഭാരം കൂടിയ ആറ്റം യുറേനിയവും ആണു. യുറേനിയത്തേക്കാളും ഭാരം കൂടിയ ആറ്റങ്ങൾ കൃത്രിമമായി ലബോറട്ടറിയിൽ നിർമ്മിക്കുമെങ്കിലും അത്തരം ആറ്റങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് ക്ഷണികമാണു. ഭാരം കൂടിയ ആറ്റങ്ങൾ പെട്ടെന്ന് പിളർന്ന് സ്ഥിരതയുള്ള ചെറിയ ആറ്റങ്ങളായി മാറാൻ ശ്രമിക്കും. പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണത്തിനു തുല്യമായ എലക്ട്രോണും ഉണ്ടാകുന്നത് കൊണ്ട് ആറ്റങ്ങൾക്ക് ചാർജ്ജ് ഇല്ല എന്ന് ആദ്യമേ പറഞ്ഞല്ലൊ. പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ചേർന്നതാണു ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഭാരം അല്ലെങ്കിൽ മാസ്സ്. എലക്ട്രോണിനു ഭാരം പറയാൻ മാത്രം ഇല്ല.
ആറ്റത്തിന്റെ മദ്യത്തിലെ ന്യൂക്ലിയസ്സിലാണു പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ചേർന്ന് നിൽക്കുന്നത്. ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി എലക്ട്രോണുകൾ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നു. ആറ്റത്തിൽ ന്യൂക്ലിയസ്സിനും എലക്ട്രോണുകളുടെ ഭ്രമണപഥത്തിനും ഇടയിൽ സൗരയൂഥത്തിൽ സൂര്യനും ഭൂമിക്കും എന്ന പോലെ ഇടവെളിയുണ്ട്. ആറ്റത്തെ നമുക്ക് കണ്ണ് കൊണ്ട് കാണാൻ കഴിയാത്തത്കൊണ്ട് ആറ്റത്തിന്റെ ഘടന മനസ്സിൽ സങ്കൽപ്പിക്കാനേ കഴിയൂ. ആറ്റത്തെ കുറിച്ച് ഇത്രയും മനസ്സിലാക്കിയാൽ പിന്നെ പ്രധാനമായി മനസ്സിലാകേണ്ടത്, ആറ്റത്തിന്റെ ഉൾഭാഗത്ത് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ചേർന്ന ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി എലക്ട്രോണുകൾ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന രീതിയാണു. അതാണു ഏറ്റവും പ്രധാനവും നിർണ്ണായകവും. എലക്ട്രോണുകളുടെ ഈ സഞ്ചാരപഥത്തിന്റെ പ്രത്യേകതയിൽ നിന്നാണു എലക്ട്രോണിക്സ് തന്നെ ആരംഭിക്കുന്നത്. അതിനെ പറ്റി അടുത്ത പോസ്റ്റിൽ പറയാം.
( തുടർന്ന് എഴുതാൻ പോകുന്ന അദ്ധ്യായങ്ങളുടെ ആദ്യത്തെ പോസ്റ്റ് ആണിത്. എനിക്ക് മനസ്സിലാകുന്നത് പോലെ ലളിതമായി മറ്റുള്ളവർക്ക് പറഞ്ഞുകൊടുക്കാനാണു ശ്രമിക്കുന്നത്. ഇതിൽ തെറ്റ് വല്ലതും ഉണ്ടെങ്കിൽ അറിവുള്ളവർ ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചാൽ ഉപകാരമായിരിക്കും)
ഏത് പദാർത്ഥവും ചെറുതാക്കാൻ സാധിക്കും. അങ്ങനെ ചെറുതാക്കിയാൽ ഏറ്റവും അവസാനത്തെ കണികയാണ് അണു. പ്രകൃതിയിൽ 92 തരം അണുക്കളാണുള്ളത്. പിന്നെയും 20ലധികം അണുക്കൾ ശാസ്ത്രജ്ഞന്മാർക്ക് ലബോറട്ടറിയിൽ നിർമ്മിച്ചെടുക്കാൻ സാധിക്കും. ഏറ്റവും ചെറിയ ആറ്റം (ഇനി ആറ്റം എന്ന് പറയാം) ഒന്നാമത്തെ ഹൈഡ്രജനാണു. ഏറ്റവും വലുത് തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ടാമത്തെ യുറേനിയവും. ഒന്ന് മുതൽ തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ട് വരെ ആറ്റങ്ങളെ ക്രമപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത് ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ പ്രോട്ടോണുകളുടെ എണ്ണത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയിട്ടാണ്. ആറ്റത്തിന്റെ ഉള്ളിൽ പ്രോട്ടോൺ , ന്യൂട്രോൺ , എലക്ട്രോൺ ഇങ്ങനെ മൂന്ന് തരം കണികകൾ ഉണ്ട്. പിന്നെയും ചില സൂക്ഷ്മകണികകൾ ഉണ്ട്. അതിനെ പറ്റി തൽക്കാലം പഠിക്കേണ്ട. അത് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമാണു. തുടക്കത്തിൽ ഈ മൂന്ന് അടിസ്ഥാനകണികൾ ചേർന്നതാണു ആറ്റം എന്ന് മനസ്സിൽ വയ്ക്കാം.
ആറ്റത്തിനു മധ്യത്തിൽ പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ചേർന്ന ന്യൂക്ലിയസ്സും , ആ ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന എലക്ട്രോണും ഉണ്ട്. പ്രോട്ടോണിന് പോസിറ്റീവ് ചാർജ്ജും എലക്ട്രോണിന് നെഗറ്റീവ് ചാർജ്ജും ആണുള്ളത്. ന്യൂട്രോണിന് ചാർജ്ജ് ഇല്ല. ഒന്നാമത്തെ ആറ്റം ഹൈഡ്രജനിൽ ന്യൂക്ലിയസ്സിൽ ഒരു പ്രോട്ടോണും ഒരു എലക്ട്രോണും ആണുള്ളത്. ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല. എല്ലാ ആറ്റങ്ങളിലും പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണവും എലക്ട്രോണിന്റെ എണ്ണവും തുല്യമായിരിക്കും. അത്കൊണ്ടാണു നാം കാണുന്ന ഒരു പദാർഥത്തിനും ചാർജ്ജ് ഇല്ലാത്തത്. എന്നാൽ ന്യൂട്രോണിന്റെ എണ്ണം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.
ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിൽ ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല എന്ന് പറഞ്ഞല്ലൊ. പക്ഷെ ന്യൂട്രോൺ ഉള്ള ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റങ്ങളും പ്രകൃതിയിൽ ഉണ്ട്. അതിനെ പറ്റി പിന്നീട് മനസ്സിലാക്കാം. സാധാരണഗതിയിൽ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിൽ മാത്രം ന്യൂട്രോൺ ഇല്ല. രണ്ടാമത്തെ ആറ്റം ഹീലിയമാണ്. ഹീലിയത്തിൽ രണ്ട് പ്രോട്ടോണും രണ്ട് ന്യൂട്രോണും രണ്ട് എലക്ട്രോണും ഉണ്ട്. അങ്ങനെ മൂന്നാമത്തെ ആറ്റം ലീത്തിയത്തിൽ lithium (Li) മൂന്ന് പ്രോട്ടോണും മൂന്ന് ന്യൂട്രോണും മൂന്ന് എലക്ട്രോണും ആണുള്ളത്. തൊണ്ണൂറ്റിരണ്ടാമത്തെ യുറേനിയത്തിൽ 92 പ്രോട്ടോണും 92 എലക്ട്രോണും 146 ന്യൂട്രോണും ആണുള്ളത്. 146ൽ കൂടുതൽ ന്യൂട്രോൺ ഉള്ള യുറേനിയവും ഉണ്ട്. ഐസോടോപ്പ് എന്ന് പറയുന്ന ഇത്തരം ആറ്റങ്ങളെ കുറിച്ച് , ഹൈഡ്രജനെ പറ്റി പറഞ്ഞത് പോലെ തന്നെ പിന്നീട് മനസ്സിലാക്കാം.
ഒരു ആറ്റത്തിൽ എത്ര പ്രോട്ടോൺ ഉണ്ടോ അതാണു ആ ആറ്റത്തിന്റെ ക്രമനമ്പർ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്. പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണം കൂടുമ്പോൾ ആറ്റത്തിന്റെ ഭാരം കൂടുന്നു. ഏറ്റവും ഭാരം കുറഞ്ഞ ആറ്റം ഹൈഡ്രജനും ഏറ്റവും ഭാരം കൂടിയ ആറ്റം യുറേനിയവും ആണു. യുറേനിയത്തേക്കാളും ഭാരം കൂടിയ ആറ്റങ്ങൾ കൃത്രിമമായി ലബോറട്ടറിയിൽ നിർമ്മിക്കുമെങ്കിലും അത്തരം ആറ്റങ്ങളുടെ ആയുസ്സ് ക്ഷണികമാണു. ഭാരം കൂടിയ ആറ്റങ്ങൾ പെട്ടെന്ന് പിളർന്ന് സ്ഥിരതയുള്ള ചെറിയ ആറ്റങ്ങളായി മാറാൻ ശ്രമിക്കും. പ്രോട്ടോണിന്റെ എണ്ണത്തിനു തുല്യമായ എലക്ട്രോണും ഉണ്ടാകുന്നത് കൊണ്ട് ആറ്റങ്ങൾക്ക് ചാർജ്ജ് ഇല്ല എന്ന് ആദ്യമേ പറഞ്ഞല്ലൊ. പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും ചേർന്നതാണു ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ഭാരം അല്ലെങ്കിൽ മാസ്സ്. എലക്ട്രോണിനു ഭാരം പറയാൻ മാത്രം ഇല്ല.
ആറ്റത്തിന്റെ മദ്യത്തിലെ ന്യൂക്ലിയസ്സിലാണു പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ചേർന്ന് നിൽക്കുന്നത്. ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി എലക്ട്രോണുകൾ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്നു. ആറ്റത്തിൽ ന്യൂക്ലിയസ്സിനും എലക്ട്രോണുകളുടെ ഭ്രമണപഥത്തിനും ഇടയിൽ സൗരയൂഥത്തിൽ സൂര്യനും ഭൂമിക്കും എന്ന പോലെ ഇടവെളിയുണ്ട്. ആറ്റത്തെ നമുക്ക് കണ്ണ് കൊണ്ട് കാണാൻ കഴിയാത്തത്കൊണ്ട് ആറ്റത്തിന്റെ ഘടന മനസ്സിൽ സങ്കൽപ്പിക്കാനേ കഴിയൂ. ആറ്റത്തെ കുറിച്ച് ഇത്രയും മനസ്സിലാക്കിയാൽ പിന്നെ പ്രധാനമായി മനസ്സിലാകേണ്ടത്, ആറ്റത്തിന്റെ ഉൾഭാഗത്ത് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ചേർന്ന ന്യൂക്ലിയസ്സിനെ ചുറ്റി എലക്ട്രോണുകൾ ഭ്രമണം ചെയ്യുന്ന രീതിയാണു. അതാണു ഏറ്റവും പ്രധാനവും നിർണ്ണായകവും. എലക്ട്രോണുകളുടെ ഈ സഞ്ചാരപഥത്തിന്റെ പ്രത്യേകതയിൽ നിന്നാണു എലക്ട്രോണിക്സ് തന്നെ ആരംഭിക്കുന്നത്. അതിനെ പറ്റി അടുത്ത പോസ്റ്റിൽ പറയാം.
( തുടർന്ന് എഴുതാൻ പോകുന്ന അദ്ധ്യായങ്ങളുടെ ആദ്യത്തെ പോസ്റ്റ് ആണിത്. എനിക്ക് മനസ്സിലാകുന്നത് പോലെ ലളിതമായി മറ്റുള്ളവർക്ക് പറഞ്ഞുകൊടുക്കാനാണു ശ്രമിക്കുന്നത്. ഇതിൽ തെറ്റ് വല്ലതും ഉണ്ടെങ്കിൽ അറിവുള്ളവർ ചൂണ്ടിക്കാണിച്ചാൽ ഉപകാരമായിരിക്കും)
