பிரபஞ்சம்: அணுவிலிருந்து அணுஉலைவரை

பெருவெடிப்புக்கு (பிக் பேங்- Big Bang) பிறகுதான் பிரபஞ்சம் உருவானது என்று தற்கால ஆராய்ச்சியாளர்கள் நம்புகிறார்கள். அந்த வெடிப்புக்குப் பிறகு என்ன நடந்தது? பிரபஞ்சம் தற்செயலாக இயங்குகிறதா அல்லது ஒரு விதியைப் பின்பற்றி இயங்குகிறதா? அறிவியலாளர்களை வெகு காலமாகத் தூங்க விடாமல் செய்தவை இந்தக் கேள்விகள்தான்.

பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு நடந்ததை ஒரு கதைபோல் பார்ப்போம்.

அணு என்னும் கட்டடம்

முதலில் உருவான துகள்களின் பெயர் குவார்க்குகள். அதில் ஆறு வகை உண்டு: மேல், கீழ், விநோதம், கவர்ச்சி, அடி, உச்சி. குழந்தைகள் ஒன்றாக இணைத்து விளையாடும் சதுரக்கட்டைகள் (க்யூப்) போல் இவற்றை நினைத்துக்கொள்ளுங்கள். ஆனால் இவற்றை ஒன்றோடு ஒன்றாக இணைக்க வேண்டும், பிறகு பிரிந்துவிடாமல் இருக்க அவற்றை ஒட்ட வேண்டும். இதற்குத் தேவை: ஆற்றல் மற்றும் பிணைப்புவிசை. பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு இதற்குப் போதுமான ஆற்றல் இருந்தது, அந்த ஆற்றல் அவற்றை ஒன்றிணைத்தது, இரண்டு இரும்புத் துண்டுகளை நன்கு சூடாக்கி ஒன்றிணைப்பதுபோல்.

இப்படித்தான் மூன்று குவார்க்குகளைக் கொண்டு உருவாயின, நேர்மின்னணு (புரோட்டான்), சமன் மின்னணு (நியூட்ரான்) என்றழைக்கப்படும் துகள்கள். மீண்டும் அதே செய்முறை: ஒரு நேர்மின்னணுவை இன்னொரு நேர்மின்னணுவுடன் ஒன்றிணைக்க வேண்டும். பிறகு பிரிந்துவிடாதபடி அவற்றை ஒன்றாகப் பராமரிக்க வேண்டும். நேர்மின்னணு ஒரு செங்கல் என்றும், சமன் மின்னணு சிமெண்டு என்றும் நினைத்துக்கொள்ளுங்கள். போதுமான ஆற்றலுடன் நேர்மின்னணுவுடன் நேர்மின்னணுவை இணைத்துச் சமன் மின்னணு என்ற சிமெண்டால் பூசினால் போதும், அணுக்கருவை உருவாக்கிவிடலாம். செங்கல், சிமெண்டு கொண்டு பல விதமான வீடுகள் அமைக்கலாம். அதேபோல்தான் ஒரே ஒரு செங்கல் கொண்டிருக்கும் ஒரு வீடு ஹைட்ரஜன்; இரண்டு செங்கற்களைக் கொண்டு இரண்டுப் பங்கு சிமெண்டு கொண்டு அமைந்த வீடு ஹீலியம். எட்டு செங்கற்கள், எட்டுப் பங்கு சிமெண்டு கொண்டது உயிர்வாயு என்னும் ஆக்ஸிஜன்.

இதைப் போலவே எல்லா விதமான அணுக்கருக்களும் உருவாகியின.

அணுக்கரு இணைவும் அணுக்கருப் பிளவும்

இப்போது பிரச்சினை என்ன என்றால், வீடுகள் நிலைத்து இருக்க வேண்டும். செங்கல் அல்லது சிமெண்டு அதிகமாகவோ குறைவாகவோ இருந்தால் வீடு நிலையாக இருக்காது. மேலும் இரண்டு வீடுகளை இணைத்து ஒரு புதிய வீடு கட்ட முடியும். இதுதான் அணுக்கரு இணைவு (நியூக்ளியர் ஃப்யூஷன்). ஒரு பெரிய வீட்டைக் கல் வீசி உடைத்து இரண்டு வீடுகளாக மாற்ற முடியும். இதுதான் அணுக்கருப் பிளவு (நியூக்ளியர் ஃபிஷன்). அணுக்கருப் பிளவுதான் அணு உலைகள் இயங்கும் செயல்முறை.

ஒரு நிலையற்ற வீட்டின் ஒரு பகுதி இடிந்து வேறு வீடாக மாறுவது கதிரியக்கம் (ரேடியோஆக்டிவிட்டி). வீடு இடிவதாலோ மாறுவதாலோ ஏற்படும் ஆற்றலைத்தான் மனிதர்கள் பயன்படுத்த முயற்சி செய்கிறார்கள். மனிதர்களால் செயற்கையாக ஒரு வீட்டை அதாவது அணுக்கருவை இடிக்க முடியும். இப்படி இடிக்கும்போது ஏற்படும் ஆற்றலைத்தான் அணுசக்தி என்கிறோம். இரண்டு சிறு வீடுகளை ஒன்றாக இணைத்து (அதாவது இரண்டு அணுக்கருக்களை இணைத்து) அதிலிருந்து வரும் ஆற்றலைப் பயன்படுத்துவது மனிதர்களுக்குச் சாத்தியமாகவில்லை. அணுக்கரு இணைவு என்று அழைக்கப்படும் இந்தச் செய்முறைதான் சுற்றுச்சூழலுக்கு எந்தத் தீங்கும் செய்யாதது. இதற்கான முயற்சிகள் உலகெங்கும் நடந்துவருகின்றன.

எங்கிருந்து வருகிறது ஆற்றல்?

வீட்டை இடிப்பதால் உருவாகும் ஆற்றல் எங்கிருந்து வருகிறது? விரிவாகப் பார்ப்போம். இரண்டு செங்கற்கள், ஒரு பங்கு சிமெண்டு கொண்டு சிறிய வீடொன்றைக் கட்டுவோம். இவற்றை ஒன்றாக இணைக்கச் செங்கலிலிருந்து ஒரு பகுதியை, சிமெண்டிலிருந்து ஒரு பகுதியை ’எரித்து’ ஆற்றலாகப் பயன்படுத்தி ஒரு அணுக்கரு உருவாகிறது. இதை ஐன்ஸ்டீன்தான் கண்டுபிடித்தார். எப்படி? கட்டப்படாமல் தனித்தனியே இருக்கும் ஒரு பங்கு சிமெண்ட், இரண்டு செங்கற்கள் ஆகியவற்றுக்கும், அவற்றால் கட்டப்பட்ட வீட்டுக்கும் இடையே சிறு வேறுபாடு இருக்கிறது. அந்த வேறுபாடுதான் ஆற்றலாக மாறுகிறது. இதைக் கண்டுபிடிக்கப் பயன்பட்ட சமன்பாடு E=mc2 என்ற ஆற்றல் சமன்பாடு. E= ஆற்றல் (எனெர்ஜி-energy), m= நிறை(மாஸ்-mass), c= ஒளியின் திசைவேகம், c2 = c x c. இதில் ஆச்சரியம் என்னவென்றால் அந்தச் சிறு வீட்டை இடித்தால் அந்த ஆற்றல் மீண்டும் நிறையாக மாறிவிடும்.

சரி அணு உலையில் நடப்பது என்ன?

செங்கற்களாலும் சிமெண்டாலும் அமைந்த யுரேனியம் என்ற வீட்டின்மேல், சமன் மின்னணு என்ற சிறு கல்லை வேகமாக வீசி உடைக்கிறார்கள். அதிலிருந்து சிமெண்டு, செங்கல் கொண்டு ஒரு புதிய வீடு உருவாகிறது. மேலும் மூன்று சமன் மின்னணுக்கள் வேகமாகச் சிதறுகின்றன. அப்படிச் சிதறும் சமன் மின்னணுக்கள் அருகே உள்ள மூன்று புதிய யுரேனியம் வீடுகளை உடைக்கின்றன. மீண்டும் சிமெண்டு வேகமாகச் சிதறுகிறது. இப்படித் தொடர்ச்சியாக ஏற்படும் வினைகள் மூலம் மிகப் பெரிய அளவு ஆற்றல் கிடைக்கிறது. இதன் மூலம் இரண்டு வேலைகள் செய்யலாம். இதைக் கட்டுப்படுத்தி மின்சாரம் உருவாக்கலாம். தொடர விட்டு அணுகுண்டு உருவாக்கலாம்.

அணு உலையால் சுற்றுச்சூழலுக்கு என்ன பிரச்சினை?

யுரேனியம் என்ற வீடு இடிந்து உருவாகும் புதிய வீட்டின் பெயர் பொலோனியம். இது ஒரு நிலையற்ற வீடு; எப்போது வேண்டுமானால் இடிந்து விழும். அப்படி விழும்போது சக்தி வாய்ந்த பல துகள்களை அது சிதறச் செய்யும் (அதாவது கதிரியக்கம் ஏற்படும்). அருகில் உங்கள் வீடு அல்லது நீங்களே இருந்தால் நிலைமை என்னவாகும் என்று நினைத்துப் பாருங்கள். இந்தச் செய்முறையைத் தடுக்க முடியாது.

இப்படி நம் நாட்டு அணு உலைகள் உருவாக்கும் வீடுகள் (அதாவது நிலையற்ற பொலோனியங்கள்) ஒன்றோ இரண்டோ அல்ல கோடான கோடி! அவை வெளியிடப்பட்டால் தண்ணீரில், காற்றில், ஏன் - உங்கள் உடலில்கூட தஞ்சமடையலாம். அது இடியும்போதுதான் தெரியும் அதன் விளைவு.

-