அணு இயற்பியல்
அணுவின் (Atom) உட்கருவில் நிகழும் மாற்றங்கள், கதிரியக்கம், அணுக்கருப் பிளவு மற்றும் இணைவு ஆகியவற்றை ஆராயும் இயற்பியல் பிரிவு அணு இயற்பியல் (Nuclear Physics) ஆகும். அணு உலைகள், மருத்துவக் கதிரியக்கம் முதல் அணுகுண்டு வரை இதன் பயன்பாடுகள் பரந்தவை.
அணுவின் அமைப்பு (Structure of Atom)
- அணு மூன்று அடிப்படைத் துகள்களால் ஆனது — புரோட்டான் (Proton, +மின்னூட்டம்), நியூட்ரான் (Neutron, நடுநிலை), எலக்ட்ரான் (Electron, –மின்னூட்டம்).
- புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் உட்கருவில் (Nucleus) உள்ளன; எலக்ட்ரான்கள் கூடுகளில் (Shells) சுற்றுகின்றன.
- அணு எண் (Atomic Number, Z): புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை. நிறை எண் (Mass Number, A): புரோட்டான் + நியூட்ரான் எண்ணிக்கை.
- ஐசோடோப்புகள் (Isotopes): அணு எண் ஒன்றாகவும் நிறை எண் வேறுபட்டும் உள்ள அணுக்கள். எ.கா. ¹H, ²H (டியூட்டீரியம்), ³H (டிரிட்டியம்); கார்பன்-12, கார்பன்-14.
கதிரியக்கம் (Radioactivity)
நிலையற்ற கனமான அணுக்கருக்கள் தானாகவே கதிர்களை வெளியிட்டுச் சிதைவடையும் நிகழ்வு கதிரியக்கம். இதைக் கண்டறிந்தவர் — ஹென்றி பெக்வரல் (Henri Becquerel) (யுரேனியம், 1896). பின்னர் மேரி கியூரி & பியர் கியூரி ரேடியம், பொலோனியத்தைக் கண்டறிந்தனர்.
- ஆல்பா கதிர் (α): ஹீலியம் உட்கரு; +மின்னூட்டம்; ஊடுருவல் குறைவு (காகிதம் தடுக்கும்).
- பீட்டா கதிர் (β): அதிவேக எலக்ட்ரான்; –மின்னூட்டம்; நடுத்தர ஊடுருவல்.
- காமா கதிர் (γ): மின்காந்த அலை; மின்னூட்டம் இல்லை; அதிக ஊடுருவல் (ஈயம்/காரீயம் தடுக்கும்).
அணுக்கருப் பிளவு மற்றும் இணைவு
- அணுக்கருப் பிளவு (Nuclear Fission): கனமான உட்கரு (யுரேனியம்-235, புளூட்டோனியம்-239) இரு சிறு உட்கருக்களாகப் பிளந்து பேராற்றல் வெளியிடுதல். அணு உலை, அணுகுண்டின் (Atom Bomb) கொள்கை இதுவே.
- அணுக்கரு இணைவு (Nuclear Fusion): இலேசான உட்கருக்கள் (ஹைட்ரஜன்) இணைந்து கனமான உட்கருவாக (ஹீலியம்) மாறி பேராற்றல் வெளியிடுதல். சூரியன் மற்றும் நட்சத்திரங்களின் ஆற்றல் மூலம் இதுவே; ஹைட்ரஜன் குண்டின் (Hydrogen Bomb) கொள்கையும் இதுவே.
- பிளவு/இணைவில் வெளிப்படும் ஆற்றல் ஐன்ஸ்டீனின் E = mc² சமன்பாட்டால் விளக்கப்படுகிறது (நிறை → ஆற்றல்).
அணு உலை (Nuclear Reactor)
- எரிபொருள் (Fuel): யுரேனியம்-235, புளூட்டோனியம்-239.
- மட்டுப்படுத்தி (Moderator): நியூட்ரான் வேகத்தைக் குறைக்கும் — கனநீர் (Heavy Water, D₂O), கிராஃபைட்.
- கட்டுப்படுத்தும் கம்பிகள் (Control Rods): நியூட்ரான்களை உறிஞ்சும் — காட்மியம், போரான்.
- குளிர்விப்பான் (Coolant): நீர், திரவ சோடியம்.
அன்றாடப் பயன்பாடுகள்
- மின் உற்பத்தி — அணுமின் நிலையங்கள் (கல்பாக்கம், கூடங்குளம்).
- புற்றுநோய் சிகிச்சை — கோபால்ட்-60 காமா கதிர்.
- கார்பன்-14 மூலம் தொல்பொருள் வயது கணித்தல் (Carbon Dating).
- தைராய்டு சிகிச்சை/பரிசோதனை — அயோடின்-131.
தேர்வுக் குறிப்புகள் (Exam Points)
| அளவு / கருத்து | குறிப்பு |
|---|---|
| கதிரியக்கத்தின் SI அலகு | பெக்வரல் (Becquerel, Bq) |
| பழைய அலகு | கியூரி (Curie, Ci); 1 Ci = 3.7 × 10¹⁰ Bq |
| உள்ளுறிஞ்சப்பட்ட கதிர் அளவு | கிரே (Gray, Gy) / ரேட் |
| சூரியனின் ஆற்றல் மூலம் | அணுக்கரு இணைவு (Fusion) |
- கதிரியக்கத்தைக் கண்டறிந்தவர் — ஹென்றி பெக்வரல் (1896); அலகு அவர் பெயரால்.
- ரேடியம் & பொலோனியம் கண்டறிந்தவர் — மேரி கியூரி (இயற்பியல் & வேதியியல் என இரு நோபல் பரிசு பெற்றவர்).
- உட்கருவைக் (Nucleus) கண்டறிந்தவர் — ஏர்னஸ்ட் ரூதர்ஃபோர்டு (Rutherford); நியூட்ரான் — ஜேம்ஸ் சாட்விக் (Chadwick); எலக்ட்ரான் — ஜே.ஜே. தாம்சன் (J.J. Thomson).
- நிறை-ஆற்றல் சமன்பாடு E = mc² — ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன்.
- இந்திய அணுசக்தித் திட்டத்தின் தந்தை — டாக்டர் ஹோமி ஜே. பாபா (Homi J. Bhabha).
- இந்தியாவின் முதல் அணு உலை — அப்சரா (Apsara, 1956) (மும்பை, ட்ராம்பே).
- தமிழ்நாட்டில் உள்ள அணுமின் நிலையங்கள் — கல்பாக்கம், கூடங்குளம்.
- அதிக ஊடுருவும் கதிர் — காமா (γ); குறைந்த ஊடுருவல் — ஆல்பா (α).