ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಕಂಡ ಪರಮಾಣು ಅಂತರಂಗ

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎನ್ನುವುದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರ. ಇದರ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಇದೀಗ ಶತಮಾನೋತ್ಸವದ ಸಂಭ್ರಮ. ಆವಿಷ್ಕಾರವಾದದ್ದು ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನ ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯದಲ್ಲಿ ನೂರು ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ – ಅರ್ನೆಸ್ಟ್‌ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಮತ್ತು ಅವರ ಸಹವರ್ತಿಗಳು ನಡೆಸಿದ ಐತಿಹಾಸಿಕ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ.

ನ್ಯೂಝಿಲ್ಯಾಂಡಿನ ಮೊಸಳೆ

ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರನ್ನು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ಜನಕ ಎನ್ನುವುದುಂಟು. ಇವರ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಹರವು ಆ ಬಗೆಯದ್ದು.  ನೊಬೆಲ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಒಟ್ಟೋಹ್ಯಾನ್ (೧೮೭೯ – ೧೯೬೮) ಬಣ್ಣಿಸುವಂತೆ  ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅಂದರೆ ಜ್ವಾಲಾಮುಖಿ ಸದೃಶ ಪ್ರಚಂಡ ಶಕ್ತಿಯ ಮಹಾ ಊಟೆ. ಹತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಒಮ್ಮೆಲೇ ಮುನ್ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದರೂ, ಪ್ರತಿಯೊಂದರಲ್ಲೂ ಅತ್ಯುತ್ಕೃಷ್ಟತೆಯ ಛಾಪನ್ನು ಸಾಧಿಸುತ್ತಿದ್ದ ಅದ್ವಿತೀಯ”

ರಷ್ಯದ ನೊಬೆಲ್ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿ ಪೀಟರ್ ಕಪಿಟ್ಜಾ (೧೮೯೪-೧೯೮೪) ಪ್ರಕಾರ 

ಶ್ರೇಷ್ಠ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಶ್ರೇಷ್ಠ ಕಾದಂಬರಿ, ಚಿತ್ರ ಅಥವಾ ಸಂಗೀತಮೇಳವನ್ನು ರೂಪಿಸುವುದಕ್ಕಿಂತ ಸುಲಭದ್ದಲ್ಲ.   ಕಲಾವಿದನ ಚಿತ್ರದಲ್ಲಿ  ಆರಂಭದ ತಪ್ಪುಗಳು, ಅಡೆತಡೆಗಳು ಮಾಯವಾಗಿ ಕೊನೆಯಲ್ಲಿ ಚಿತ್ರವಷ್ಟೇ ಪ್ರದರ್ಶನಕ್ಕೆ ಬರುವಂತೆ ಇದ್ದುವು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳು. ಅವು ಪರಿಪೂರ್ಣ ಸೌಂದರ್ಯದ ಪ್ರತೀಕಗಳು.”

ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನದ ದೈತ್ಯ ಪ್ರತಿಭೆ. ನೋಡುವುದಕ್ಕೂ ದೈತ್ಯ. ಆರೂವರೆ ಅಡಿ ಎತ್ತರ. ಪೊದೆ ಮೀಸೆ. ಗಡಸು  ಸ್ವರ – ಹಂಡೆಯೊಳಗಿನ ಧ್ವನಿ.  ಸರಳ, ಉತ್ಸಾಹಿ, ಎಲ್ಲರೊಂದಿಗೆ ಬೆರೆಯುವ, ಎಲ್ಲರನ್ನು ಹುರಿದುಂಬಿಸುತ್ತಿದ್ದ ಸ್ನೇಹಪರ ವ್ಯಕ್ತಿತ್ವ. ಅವರ ನೆಗೆಗೆ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯವೇ ಅದುರುತ್ತಿತ್ತಂತೆ! ಹಗಲಿರುಳು ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನದ ಬಗ್ಗೆಯೇ ಚಿಂತಿಸುತ್ತಿದ್ದ ಇವರನ್ನು ಆತ್ಮೀಯ ಸ್ನೇಹಿತ ಮತ್ತು ಶಿಷ್ಯ ವರ್ಗ ಪ್ರೀತಿಯಿಂದ ನ್ಯೂಜಿಲ್ಯಾಂಡಿನ ಮೊಸಳೆ ಎನ್ನುತ್ತಿದ್ದುದುಂಟು. ಆದರೆ ಮೊಸಳೆಯಂತೆ ಕಣ್ಣೀರು ಸುರಿಸುತ್ತಿರವ ಸ್ವಭಾವ ಇವರದ್ದಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಮೊಸಳೆಯ ಅಗಾಧ ಸಾಮರ್ಥ್ಯ,  ತಲೆ ತಿರುಗಿಸದೇ ತನ್ನ ಗುರಿಯತ್ತ ಸಾಗುವ ಸ್ವಭಾವಕ್ಕೆ ಸಂವಾದಿಯಾಗಿದ್ದರು. ಗುರಿ ಹಿಡಿದರೆ ತಲುಪುವ ತನಕ ಅವಿಶ್ರಾಂತ – ಅರ್ಜುನ ಲಕ್ಷ್ಯ.  ಎಂದೇ ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನ ವಿಭಾಗದ ಹೊರ ಗೋಡೆಯ ಮೇಲೊಂದು  ದೈತ್ಯ ಮೊಸಳೆಯ ಉಬ್ಬು ಚಿತ್ರವಿದೆ – ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಪ್ರತೀಕವಾಗಿ!.

ಜನಿಸಿದ್ದು  ಉತ್ತರ ನ್ಯೂಝಿಲ್ಯಾಂಡಿನ ನೆಲ್ಸನ್ ಎಂಬ ಪುಟ್ಟ ಪಟ್ಟಣದ ಬಳಿಯ ಬ್ರೈಟ್‌ವಾಟರ್ ಎಂಬ  ಚಿಕ್ಕ ಹಳ್ಳಿಯಲ್ಲಿ, ಅಗೋಸ್ಟ್ ೩೦, ೧೮೭೧ರಂದು. ತಂದೆ ಜೇಮ್ಸ್ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ; ತಾಯಿ ಮಾರ್ಥಾ ಥಾಮ್ಸನ್. ಏಳು ಗಂಡು ಮತ್ತು ಐದು ಹೆಣ್ಣು ಮಕ್ಕಳ ದೊಡ್ಡ ಕುಟುಂಬ. ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ನಾಲ್ಕನೇಯವರು. ಕೃಷಿಯೊಂದೇ ಕುಟುಂಬದ ನಿಭಾವಣೆಗೆ ದುಸ್ತರವಾಗುತ್ತಿತ್ತು. ಹಾಗಾಗಿ ಜೇಮ್ಸ್‌ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಕಟ್ಟಡ ಕಾಮಗಾರಿ, ಸಣ್ಣ ಪುಟ್ಟ ವ್ಯಾಪಾರ ವಹಿವಾಟನ್ನೂ ನಡೆಸುತ್ತಿದ್ದ.   ಶಾಲಾ ಉಪಧ್ಯಾಯಿನಿಯಾಗಿದ್ದ ಮಾರ್ಥಾ ಗಟ್ಟಿ ಹೆಂಗಸು. “ನಮ್ಮೆಲ್ಲ ಸಂಕಷ್ಟಗಳ ನಿವಾರಣೆಗೆ ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ದುಡಿಯುವೊದೊಂದೇ ದಾರಿ” ಅನ್ನುತ್ತಿದ್ದಳು. ತಾಯಿಗೋ  ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ಬಗ್ಗೆ  ಎಲ್ಲಿಲ್ಲದ ಮಮತೆ, ಅಭಿಮಾನ. ರುದರ್ಫರ್ಡಿಗೆ  ತಾಯಿ ಅಂದರೆ ಅತಿಶಯ ಪ್ರೀತಿ. ೧೯೩೧ರಲ್ಲಿ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರಿಗೆ ಬಾರನ್ ಪದವಿ ಪ್ರದಾನವಾಗಿ, ಅವರ ಹೆಸರಿನೊಂದಿಗೆ ಲಾರ್ಡ್ ಸೇರಿಕೊಂಡು “ಲಾರ್ಡ್ ರುದರ್ಫರ್ಡ್” ಆದ ಸಂದರ್ಭ.  ತಾಯಿಗೆ ಟೆಲಿಗ್ರಾಮ್ ಕಳುಹಿಸಿದರು ” ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ನಾನು ಲಾರ್ಡ್ ರುದರ್ಫರ್ಡ್, ಇದು ನನಗಿಂತ ನಿನಗೇ ಸಂದ ಗೌರವ” !

೧೮೯೩ರಲ್ಲಿ ಗಣಿತ ಮತ್ತು ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಸುವರ್ಣ ಪದಕ ಪಡೆದ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಉನ್ನತ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನ ಕ್ಯಾಂಬ್ರಿಡ್ಜ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಪ್ರತಿಷ್ಟಿತ ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಶ್ ಸಂಶೋಧನಾಲಯದಲ್ಲಿ ಪ್ರವೇಶ ಇಚ್ಛಿಸಿ ಅರ್ಜಿ ಗುಜರಾಯಿಸಿದರು. ಅದೊಂದು ದಿನ. ತನ್ನ ತಂದೆಯೊಂದಿಗೆ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಹೊಲದಲ್ಲಿ ಬಟಾಟೆ ಕೀಳುತ್ತಿದ್ದರಂತೆ.  ಆಗ ತಂತಿ ಬಂತು – ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಶಿನ ಶಿಷ್ಯ ವೇತನಕ್ಕೆ ಆಯ್ಕೆಯಾದ ಸಿಹಿ ಸುದ್ದಿ  ಹೊತ್ತು. ಹುರ್ರೇ ಎನ್ನುತ್ತ ಹಾರೆ ಕೆಳಗಿಟ್ಟು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಹೇಳಿದರಂತೆ  ಹೊಲದಲ್ಲಿ ನನ್ನ ಕೊನೆಯ ದಿನವಿದು. ಇನ್ನು ಮುಂದೆ ಬಟಾಟೆ ಕೀಳುವುದಕ್ಕೆ ನನಗೆಂದೂ ಅವಕಾಶ ಸಿಗದು ನಿಜ, ಅವರಿಗೆ ಗುರಿ ಸ್ಪಷ್ಟವಿತ್ತು. ಹಿಂದೆ ತಿರುಗಲಿಲ್ಲ.

ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವದೆಡೆಗೆ

೧೮೯೫ ಸಪ್ಟೆಂಬರ್ ತಿಂಗಳಿನಲ್ಲಿ ಕ್ಯಾವೆಂಡಿಶಿಗೆ ಆಗಮಿಸಿದ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರಿಗೆ  ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಅವಕಾಶ ದೊರೆತದ್ದು  ನಿರ್ದೇಶಕರಾದ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಭೌತವಿದ ಜೆಜೆಥಾಂಸನ್ (೧೮೫೬-೧೯೪೦) ಅವರೊಂದಿಗೆ.

ಯುರೇನಿಯಮ್ ರಾಸಾಯನಿಕದಿಂದ ವಿಕಿರಣ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ (Radioactivity ) ಎಂಬ ವಿದ್ಯಮಾನ ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿಲ್ಪಟ್ಟ ರೋಚಕ ದಿನಗಳು. ಕ್ಯೂರಿ ದಂಪತಿಗಳು ಈ ನೂತನ ವಿದ್ಯಮಾನದ ಬೆನ್ನು ಹಿಡಿದಿದ್ದರು  – ಹೊಸ ಹೊಸ ವಿಕಿರಣ ಪಟು ಧಾತುಗಳನ್ನು ಅನ್ವೇಷಿಸುತ್ತ.  ತರುಣ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ತಾನೂ ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವದ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಧುಮುಕಿದರು.

ಈ ನಡುವೆ, ಕೆನೆಡಾದ ಮಾಂಟ್ರಿಯಲ್‌ನ ಮೆಗ್ಗಿಲ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನ ಪಾಧ್ಯಾಪಕ ಹುದ್ದೆಗೆ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಆಯ್ಕೆಯಾದರು (೧೮೯೮). ಅಲ್ಲಿ ಅವರು ನಡೆಸಿದ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವದ ಬಗ್ಗೆ ಹೊಸ ವ್ಯಾಖ್ಯೆ ಬರೆದುವು. ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುಗಳ ಅಂತರಾಳದಿಂದ ಮೂರು ಬಗೆಯ ವಿಕಿರಣಗಳು – ಆಲ್ಫಾ, ಬೀಟಾ ಮತ್ತು ಗ್ಯಾಮಾ – ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಾಗುತ್ತವೆಂದು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಸಾದರಪಡಿಸಿದರು.  ಇಲ್ಲಿ ಬೀಟಾ ಕಣಗಳೆಂದರೆ  ಋಣ ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು.  ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು  ಬೀಟಾ ಕಣಗಳಿಂತ ಸುಮಾರು ೮೦೦೦ ಪಟ್ಟು ಅಧಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ, ಧನವಿದ್ಯುದಂಶ ಹೊಂದಿರುವ ಧಡೂತಿಗಳು.  ಗ್ಯಾಮಾ ವಿಕಿರಣವೆಂದರೆ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಅಲೆಗಳು. ಇವೆಲ್ಲವೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದದ್ದು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ನಡೆಸಿದ ಸರಣೀ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ. ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ  ಅಧಿಕ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳು ಇನ್ನಷ್ಟು ಕಡಿಮೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಹೊಸ ಪರಮಾಣುಗಳಾಗಿ  ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತವೆ. ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವದ ಪ್ರಮಾಣವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ಮೂಲಭೂತ ಗಣಿತೋಕ್ತಿಯೊಂದನ್ನು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ನಿಗಮಿಸಿದರು.

ಅಚ್ಚರಿಯ ಫಲಿತಾಂಶ

೧೯೦೭ರಲ್ಲಿ ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನ ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಿಂದ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರಿಗೆ ಕರೆ ಬಂತು. ಮತ್ತೆ ಮರಳಿದ ಅವರಿಗೆ ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರ್ ಸಂಶೋಧನಾಲಯದಲ್ಲಿ ಏನೆಲ್ಲ ನಿರೀಕ್ಷಿಸಿದ್ದರೋ ಅವೆಲ್ಲವೂ ಲಭ್ಯವಿತ್ತು – ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ ರಾಸಾಯನಿಕವೊಂದರ ಹೊರತಾಗಿ! ಈ ತೊಡಕು ಕೂಡ ಬಹು ಬೇಗನೆ ನಿವಾರಣೆಯಾಯಿತು. ವಿಯೆನ್ನಾದಲ್ಲಿದ್ದ ಅವರ ಗೆಳೆಯರು ಆಸ್ತ್ರೀಯಾ ಸರಕಾರವನ್ನು ಸಂಪರ್ಕಿಸಿದರು. ಮಾತುಕತೆಯ ಬಳಿಕ ಒಂದಿಷ್ಟು ರೇಡಿಯಮ್ ಬಂದಿಳಿಯಿತು ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರಿಗೆ.

ಇದೀಗ ಅವರ ಸಂಶೋಧನೆಗೆ ಹೊಸ  ಹುರುಪು ಬಂತು. ಚಿನ್ನದ ತೆಳ್ಳಗಿನ ಹಾಳೆಯಲ್ಲಿ ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು ಯಾವ ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಚದರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತದೆನ್ನುವ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ತೊಡಗಿದರು  ತಮ್ಮ ಸಹವರ್ತಿಗಳಾದ ಜರ್ಮನಿಯ ಹ್ಯಾನ್ಸ್‌ಗೀಗರ್ (೧೮೮೨-೧೯೪೫) ಮತ್ತು ನ್ಯೂಝಿಲ್ಯಾಂಡಿನ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್‌ಮಾರ್ಸ್ಡೆನ್ (೧೮೮೯-೧೯೭೦) ಅವರೊಂದಿಗೆ.  ಪ್ರಯೋಗಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಾದ ವಿಕಿರಣ ದರ್ಶಕವನ್ನು ಸ್ವಯಂ ಗೀಗರ್ ರೂಪಿಸುವುದರೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಯೋಗ ಆರಂಭವಾಯಿತು.  ಅಗೋಚರ ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು ಲೋಹದ ಹಾಳೆಯ ಮೇಲೆ ಪಾತವಾಗಿ, ಅಲ್ಲಿಂದ ಚದರಿಸಲ್ಪಟ್ಟು  ವಿಕಿರಣದರ್ಶಕದ ಪರದೆ ಮೇಲೆ ಬಿದ್ದಾಗ ಬೆಳಕಿನ ಕಿಡಿ ಹೊಮ್ಮುತ್ತಿತ್ತು. ಈ ಬೆಳಕಿನ ಕಿಡಿಯನ್ನು ಗುರುತಿಸುವ ಮೂಲಕ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಎಷ್ಟು ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು ಚದರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಅಳೆಯಬಹುದಿತ್ತು. 

ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ ಹೆಚ್ಚಿನ  ಎಲ್ಲ ಆಲ್ಫಾ  ಕಣಗಳು ಅತ್ಯಂತ ಕಡಿಮೆ ಕೋನಗಳಲ್ಲಿ (ನಾಲ್ಕೈದು ಡಿಗ್ರಿಗಳೊಳಗೆ) ಚದರಿದುವು. ಇದರಲ್ಲಿ ಆಶ್ಚರ್ಯವೇನೂ ಇರಲಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಕೆಲವು ಮಾತ್ರ  ತೊಂಬತ್ತು ಡಿಗ್ರಿಗಳಿಗಿ೦ತಲೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೋನಗಳಲ್ಲಿ ಚದರಿಯಾಕೆಯಾದುವು. ಇದು ಮಾತ್ರ ಅಚ್ಚರಿ.  ಲೋಹದ ಹಾಳೆ ಮೇಲೆ ಪಾತವಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಸುಮಾರು ೮೦೦೦ ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಐದಾರು ಕಣಗಳು ನೂರಎಂಬತ್ತು ಡಿಗ್ರಿಗಳಷ್ಟು  ಅಧಿಕ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಚದರಿಸಲ್ಪಟ್ಟುವು – ಲೋಹದ ಹಾಳೆಯಿ೦ದ  ಪ್ರತಿಫಲಿಸಲ್ಪಟ್ಟಂತೆ — ಗೋಡೆಗೆಸೆದ ಚೆಂಡು ಪುನ: ಮರಳಿ ಬಂದಂತೆ.

ಅಲ್ಲ, ಇದು ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯ ? ರುದರ್ಫರ್ಡ ಹೇಳುವಂತೆ  ” ನಾನು ಬೆರಗಾದೆ. ಇದು ಅನಿರೀಕ್ಷಿತ ಫಲಿತಾಂಶ. ನನ್ನ  ಜೀವನದಲ್ಲಿ ಎಂದಿಗೂ ಮರೆಯಲಾಗದ ಅಸಾಮಾನ್ಯ ಘಟನೆ. ಹದಿನೈದು ಇಂಚುಗಳ ಗುಂಡನ್ನು ಕಾಗದದ ಹಾಳೆಗೆ ಗುರಿ ಹೊಡೆದರೆ ಅದು ಮರಳಿ ಪುನ: ಈಡುಗಾರನಾದ ನಿಮಗೇ ಪುನ: ತಾಗಿದರೆ ಹೇಗೋ ಹಾಗೆ”.

ಪರಮಾಣು ಪ್ರತಿರೂಪ

ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಗಿ೦ತ  ಸುಮಾರು ೭೩೫೦  ಪಟ್ಟು ಅಧಿಕ ತೂಕವಿರುವ ಆಲ್ಫಾ ಕಣವು ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಗೆ ಡಿಕ್ಕಿಯಾದರೆ – ಆಲ್ಫಾ ಕಣದ ಮೂಲ ದಿಶೆಯಲ್ಲಿ ಬದಲಾವಣೆ ನಗಣ್ಯ; ಅದೇನೇ ಇದ್ದರೂ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ದಿಶೆಯಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ ಗೋಚರಿಸಬೇಕು. ಧಡೂತಿ ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳು ಹೆಚ್ಚಿನ ಕೋನದಲ್ಲಿ ಚದುರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತಿವೆ ಎಂದಾದರೆ, ಲೋಹದ  ಹಾಳೆಯ ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ  ಮತ್ತು ಆಲ್ಫಾ ಕಣಕ್ಕೆ ಸಮನಾದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ  ಏನೋ ಒಂದು ಇರಬೇಕೆಂದು ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಊಹಿಸಿದರು. ಈ ಪರಮಾಣು ಕೇಂದ್ರವನ್ನು  ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎಂದು ಕರೆದರು. ಪರಮಾಣುವಿನ ಬೀಜಕೇಂದ್ರ ಅಥವಾ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎನ್ನುವ ರೋಚಕ ಕಲ್ಪನೆ ಮೊಳೆದದ್ದು ಹೀಗೆ.

ಇಂದು ಶಾಲೆಗೆ ಹೋಗುವ ಚಿಕ್ಕ ಮಗುವೂ ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಇದೆ  ಎಂದು ತಿಳಿದಿದೆ.  ಆದರೆ ಅಂದು ಹಾಗಲ್ಲ. ಅಗೋಚರ ಪರಮಾಣುವಿನ ಬಗೆಗೇ ಅಸ್ಪಷ್ಟ ಕಲ್ಪನೆ ಮತ್ತು ವಿವರಗಳು.  ಅಂದ ಮೇಲೆ ಅದಕ್ಕೊಂದು ಕೇಂದ್ರಭಾಗವಿದೆ ಎಂಬ ಕಲ್ಪನೆ – ದ್ರಷ್ಟಾರನಿಗಷ್ಟೇ ತಿಳಿದೀತು. ಸ್ವಯಂ  ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ “ಆ ದಿನಗಳು ನನ್ನ ಜೀವನದ ಗಾಢ ತಪಸ್ಸಿನ ದಿನಗಳು”

ಅಗೋಚರ ಪರಮಾಣು ಹೇಗಿರಬಹುದು ಎನ್ನುವುದಕ್ಕೆ ನಾವೊಂದು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಮಾಡಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಪರಮಾಣು ಪ್ರತಿರೂಪ (Atomic Model) ಎಂದು ಹೆಸರು – ಕಾಣದ ದೇವರು ಹೀಗಿರಬಹುದೆನ್ನುವ ಹಾಗೆ. ಅದಾಗಲೇ ಜೆಜೆಥಾಂಸನ್ ಪರಮಾಣು ಪ್ರತಿರೂಪವೊಂದನ್ನು ಮಂಡಿಸಿದ್ದರು (೧೯೦೪). ಪ್ರಾಯಶ: ಪರಮಾಣುವೆಂದರೆ ಕುಂಬಳಕಾಯಿಯ ಅಥವಾ ಬಚ್ಚಂಗಾಯಿಯ ಹಾಗೆ ಇರಬಹುದು, ಅದರಲ್ಲಿ ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶ  ಹೊಂದಿರುವ ದ್ರವ್ಯ ಇರಬಹುದು, ಆ ದ್ರವ್ಯದಲ್ಲಿ ಋಣ ವಿದ್ಯುದಾವಿಷ್ಟ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಅಳ್ಳಕವಾಗಿರಬಹುದು .. ಹೀಗೆ ಸಾಗುತ್ತದೆ ಥಾಂಸನ್ ಮಂಡಿತ ಪರಮಾಣುವಿನ ವಿವರಣೆ. ಆದರೆ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರ ಪ್ರಯೋಗ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸುವಲ್ಲಿ ಜೆಜೆಯವರ ಪರಮಾಣು ಪ್ರತಿರೂಪ ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿಫಲವಾಗಿತ್ತು.

ಇದೀಗ ರುದರ್ಫರ್ಡ ತುಳಿದರು ಹೊಸ ಹಾದಿಯನ್ನು. ಮ್ಯಾಂಚೆಸ್ಟರ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಫಿಲಸಾಫಿಕಲ್ ಸೊಸೈಟಿಯ ತಮ್ಮ ಉಪನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ  (೧೯೧೧, ಮಾರ್ಚ್ ೭), ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ತಮ್ಮ ಹೊಸ ಪರಮಾಣು  ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು  ಮಂಡಿಸಿದರು.  ರುದರ್ಫರ್ಡ ಹೇಳುವಂತೆ ಪರಮಾಣುವಿಗೊಂದು ಧನವಿದ್ಯುದಂಶ ಕೇಂದ್ರವಿದೆ. ಇದರ ಸುತ್ತ ವಿವಿಧ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಋಣಾವಿಷ್ಟ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಪರಿಭ್ರಮಿಸುತ್ತಿವೆ – ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುತ್ತಿರುವ ಗ್ರಹಗಳ೦ತೆ. ಹೇಗೆ ಸೂರ್ಯ ಮತ್ತು ಗ್ರಹ ಪರಿವಾರಗಳ ನಡುವೆ ಗುರುತ್ವ ಬಲವಿರುತ್ತದೋ, ಅದೇ ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ನಡುವೆ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಬಲವಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಆ ಬಲ ಒಟ್ಟು  ಪರಮಾಣುವಿನ ಸೃಷ್ಟಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಲೋಹದ ಹಾಳೆಯಲ್ಲಿರುವ ಪರಮಾಣುಗಳ ಕೇಂದ್ರ ಭಾಗವನ್ನು ಸಮೀಪಿಸಿದಂತೆ ಆಲ್ಫಾಕಣಗಳ ಮೇಲೆ ವಿಕರ್ಷಣ ಬಲ ಹೆಚ್ಚುತ್ತ ಅವು ಚದರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ ಹೆಚ್ಚು ಸನಿಹಕ್ಕೆ ಬಂದಷ್ಟೂ ಚದರಿಕೆಯ ಪ್ರಮಾಣ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆಂದು  ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ವಿವರಿಸಿದ ಬಗೆ ಅಧ್ಬುತ. ರಾಯಲ್ ಸೊಸೈಟಿಯ ಫಿಲಸಾಫಿಕಲ್ ಮ್ಯಾಗಝೀನಿನ ೧೯೧೧ ಮೇ ತಿಂಗಳಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ “ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆ” ಎಂಬ ಶೀರ್ಷಿಕೆಯಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ ಕುರಿತಾದ ಸುದೀರ್ಘ ಲೇಖನ ಪ್ರಕಟವಾಗುವದರೊಂದಿಗೆ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ಉದಯವಾಯಿತು.

ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಮಂಡಿತ ಪರಮಾಣುಪ್ರತಿರೂಪವೂ ಪರಿಪೂರ್ಣವಲ್ಲ. ಅದರಲ್ಲಿಯೂ ಹಲವು ಲೋಪಗಳಿದ್ದುವು. ಹಾಗೆ ನೋಡಿದರೆ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಪರಿಪೂರ್ಣತೆ ಎನ್ನುವುದೇ ಇಲ್ಲ!. ಮತ್ತೆರಡು ವರ್ಷಗಳ ಬಳಿಕ – ಅಂದರೆ ೧೯೧೩ರಲ್ಲಿ – ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಅವರ ಶಿಷ್ಯೋತ್ತಮ ನೀಲ್ಸ್ ಬೋರ್ (೧೮೮೫-೧೯೬೨) ಬಂದರು; ಪರಿಷ್ಕತ ಪ್ರತಿರೂಪವನ್ನು ಮಂಡಿಸಿದರು.

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಿನ  ಆವಿಷ್ಕಾರವಾಗಿ ಸಂದು ಹೋಗಿರುವ ನೂರು ವರ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ಪ್ರವರ್ಧನೆ ಅಭೂತಪೂರ್ವ.  ಧನವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದಂಶವಿಲ್ಲದ ಕಣಗಳಿಂದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತದೆಂದು ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ಊಹೆಯಾಗಿತ್ತು(೧೯೨೧).  ಅವರ ಊಹೆ ದಶಕದೊಳಗೆ ನಿಜವಾಯಿತು – ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳ ಆವಿಷ್ಕಾರದೊಂದಿಗೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಹೃದಯಕ್ಕೆ ಶಕ್ತಿಶಾಲೀ ಕಣಗಳಿಂದ ಗುರಿ ಹೊಡೆದು ಹೊಸ ಬಗೆಯ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸುಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಯಶಸ್ಸು ಕಂಡರು. ಇದಕ್ಕಾಗಿಯೇ  ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ನೇತೃತ್ವದಲ್ಲಿ ಕಣವೇಗವರ್ಧಕಗಳು  (Partcile Accelerators)  ನಿರ್ಮಾಣಗೊಂಡುವು.  ಅಂದಿನವು ವಾಮನರೂಪೀ ಕಣವೇಗವರ್ಧಕಗಳಾದರೆ, ಅವುಗಳ ದೈತ್ಯ ಸ್ವರೂಪವನ್ನು  ನಾವು  ಇಂದಿನ ಲಾರ್ಜ್ ಹಡ್ರಾನ್ ಕೊಲೈಡರುಗಳಂಥ ಬೃಹದ್‌ಯಂತ್ರಗಳಲ್ಲಿ ಕಾಣುತ್ತೇವೆ.    ಇವುಗಳ ಮೂಲಕ ಪ್ರೋಟಾನ್, ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳಂಥ ಕಣಗಳ ಇನ್ನಷ್ಟು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ರಚನೆಗಳಾಗಿರುವ ಕ್ವಾರ್ಕ್‌ಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು  ಅಧ್ಯಯನಿಸಿತ್ತಿದ್ದಾರೆ;  ವಿಶ್ವ ಸೃಷ್ಟಿಯ ಒಗಟಿಗೆ ಉತ್ತರದ ಹುಡುಕಾಟ ಸಾಗಿದೆ.

ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಅಗಾಧ ಶಕ್ತಿಯ ವಿಸ್ಮಯ ಬಯಲಾದದ್ದು ಈ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿಯೇ (೧೯೨೫). ತೂಕದ ಯುರೇನಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸಗಳನ್ನು ವಿಭಜಿಸುವ ಬೈಜಿಕ ವಿದಳನದಿಂದ  ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಸಿಯುವ ಹೊಸ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಬೆಳಕಿಗೆ ಬಂತು (೧೯೩೯). ಇದು ವಿನಾಶಕಾರೀ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್  ಬಾಂಬುಗಳ  ಸೃಷ್ಟಿಗೆ,   ವಿದ್ಯುದುತ್ಪಾದನೆಯ ರಿಯಾಕ್ಟರುಗಳಿಗೆ, ವೈದ್ಯಕೀಯ ರಂಗದ ಅವಿಭಾಜ್ಯ ಅಂಗವಾದ ವಿಕಿರಣ ಚಿಕಿತ್ಸೆಗೆ  ಕಾರಣವಾಯಿತು.

ಸೂಕ್ಷ್ಮಾತಿಸೂಕ್ಷ್ಮ ಪ್ರೋಟಾನ್, ನ್ಯೂಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಹಿಡಿದಿಟ್ಟು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಸುಗಳ ಸೃಷ್ಟಿಗೆ ಕಾರಣವಾಗುವ ಬಲ ಯಾವುದು? ಆ ಬಲದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳೇನು? ಕಣಗಳಿಗೂ ಸಂಕೀರ್ಣ ರಚನೆ ಇದೆಯೇ? ಕಣಗಳ ನಡುವಣ ಅಂತರ್ ಕ್ರಿಯೆಗಳು ಯಾವುವು? ವಿಶ್ವ ಸೃಷ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುವ ಈ ಕಣಗಳ ಸೃಷ್ಟಿಯಾದದ್ದು ಹೇಗೆ? – ಇಂಥ ನೂರಾರು ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಕಳೆದ ನೂರು ವರ್ಷಗಳುದ್ದಕ್ಕೂ  ಉತ್ತರದ ಹುಡುಕಾಟ ನಡೆದಿದೆ.  ಇದರಲ್ಲಿದೆ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನದ ಬೆಳವಣಿಗೆಯ ರೋಚಕ ಕಥೆ.

ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಇನ್ನಿಲ್ಲದಂತೆ ಸಕ್ರಿಯರಾಗಿದ್ದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನದ ಜನಕ ರುದರ್ಫರ್ಡ್, ತಮ್ಮ ಅರುವತ್ತಾರರ  ಹರೆಯದಲ್ಲಿ ಹಟಾತ್ತನೆ ನಿಷ್ಕ್ರಮಿಸಿದರು (೧೯೩೭, ಅಕ್ಟೋಬರ್ ೧೯). ಅವರಿಗೆ ಆದದ್ದು ಹರ್ನಿಯಾ. ಆದರೆ ಅದು ಕರುಳಿನೊಂದಿಗೆ ಗಂಟು ಕಟ್ಟಿಕೊಂಡು ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು.  ಈ ಚಿಕ್ಕ ಸಂಗತಿ ವಿಜ್ಞಾನರಂಗದ ದೊಡ್ಡ ವ್ಯಕ್ತಿಯನ್ನು ಬಲಿ ತೆಗೆದುಕೊಂಡದ್ದು ದುರಂತ.

ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿ ರುದರ್ಫರ್ಡ್  ನೊಬೆಲ್ ಪಡೆದದ್ದು ರಸಾಯನ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ!. ಭೌತವಿಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅತಿಯಾಗಿ ಪ್ರೀತಿಸುತ್ತಿದ್ದ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ಹೇಳುತ್ತಿದ್ದುದುಂಟು ಎಲ್ಲವೂ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನ; ಅದಿಲ್ಲದೇ ಹೋದದ್ದೆಲ್ಲವೂ ಬರಿದೇ ಅಂಚೆ ಚೀಟಿ ಸಂಗ್ರಹ!  ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಸ್ವೀಕರಿಸುತ್ತ ತಮ್ಮ ನೊಬೆಲ್ ಉಪನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ವಿನೋದದಿಂದ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ

 ವಿಕಿರಣಪಟುತ್ವ ವಿದ್ಯಮಾನದಲ್ಲಿ ಒಂದು ಧಾತು ಇನ್ನೊಂದು ಧಾತು ಆಗುವ ಪರಿವರ್ತನೆಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಅತ್ಯಂತ ಕಷ್ಟದಲ್ಲಿ ಸಂಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನಿಯೊಬ್ಬ ರಸಾಯನ ವಿಜ್ಞಾನಿಯಾಗುವುದು ಬಹು ಸುಲಭ. ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನಿಯಾದ ನಾನು ದಿನ ಬೆಳಗಾಗುವುದರೊಳಗಾಗಿ ರಸಾಯನ ವಿಜ್ಞಾನಿಯಾಗಿದ್ದೇನೆ!