ಬೀಜಕಣಗಳು



ಪರಿಚಯ
ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್ಸ್ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುವ ದಟ್ಟವಾದ ಪ್ರದೇಶವೇ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್. ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮೇಘ ದಿಂದ ಸುತ್ತುವರೆದಿದೆ.ಬೀಜಕಣ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು 1704ರಲ್ಲಿ ಅಡಿಕೆನ ಕರ್ನಲ್ ಎಂಬುವವರು ನಾಮಕರಿಸಿದರು.1844ರಲ್ಲಿ ಮೈಕಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆ "ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರಬಿಂದು" ಅನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಬೀಜಕಣ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಬಳಸಿದರು. ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು 1909ನಲ್ಲಿ ಗೀಗರ್ ಮಾರ್ಸ್ಡೆನ್ ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯ ಪ್ರಯೋಗ ಆಧರಿಸಿ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ ಅವರು 1912 ರಲ್ಲಿ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು.ಪರಮಾಣು ಸಿದ್ದಾಂತದಲ್ಲಿ ಬೀಜಕಣ ಎಂಬ ಪದದ ಬಳಕೆಯು ತಕ್ಷಣವೇ ನಡೆಯಲಿಲ್ಲ,ಉದಾಹರಣೆಗೆ: 1916ರಲ್ಲಿ ಗಿಲ್ಬರ್ಟ್ ಎನ್ ಲೆವಿಸ್ ಅವರ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ಲೇಖನದ "ಪರಮಾಣು ಮತ್ತು ಅಣುಗಳಲ್ಲಿ" ಪರಮಾಣು ಕರ್ನಲ್ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯ ಪರಮಾಣು ಅಥವಾ ಶೆಲ್ ಸಂಯೋಜನೆಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ಬರೆದಿದ್ದಾರೆ. 1932 ರಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಆವಿಷ್ಕಾರವಾದ ನಂತರ ಪ್ರೋಟಾನ್ಸ್ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಸ್ಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡ ಒಂದು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಮಾದರಿ ತ್ವರಿತವಾಗಿ ರೂಪಿತವಾಯಿತು.
ಪರಮಾಣುವೊಂದರ ಬೀಜಕಣದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು "ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ" ಎನ್ನುವರು.
ಪರಮಾಣುವೊಂದರ ಬೀಜಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿರುವ ಪ್ರೊಟಾನ್ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳ ಒಟ್ಟು ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು "ಪರಮಾಣು ರಾಶಿ ಸಂಖ್ಯೆ" ಎನ್ನುವರು.

ಇತಿಹಾಸ
ಕೇವಲ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಇರುವಿಕೆಯಿಂದ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಪರಮಾಣುಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಲು ಅಸಾಧ್ಯ ಎಂಬುದನ್ನು ರುದರ್ ಫೋರ್ಡ್ ಗಮನಿಸಿದರು. ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ಸಮನಾದ ಬೇರೆ ತಟಸ್ಥ ಕಣಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ರುದರ್ ಫೋರ್ಡ್ ಮುನ್ಸೂಚಿಸಿದ್ದರು. 1932ರಲ್ಲಿ ಜೇಮ್ಸ್ ಚಾಡ್ ವಿಕ್ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿಯು ಈ ಕಣಗಳ ಇರುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ತೋರಿಸಿದ್ದಲ್ಲದೆ ಅವುಗಳನ್ನು "ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್" ಗಳೆಂದು ಕರೆದರು. ಬೀಜಕಣದ ಒಳಗಿರುವ ಈ ಕಣವು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗೆ ಬಹುತೇಕ ಸಮನಾದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯುಳ್ಳದ್ದು. ಬೀಜಕಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಇವು ಇರುತ್ತವೆ.

20ನೇ ಶತಮಾನದ ತಿರುವಿನಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವಿನ ಸ್ವೀಕೃತ ಮಾದರಿಯೆಂದರೆ ಜೆಜೆ ಥಾಮ್ಸನ್ "ಪ್ಲಮ್ ಪುಡಿಂಗ್" ಮಾದರಿ. ಇದರಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣು ಅದರೊಳಗೆ ಅಳವಡಿಸಲಾಗಿರುವ ಸಣ್ಣ ಋಣಾತ್ಮಕ ವಿದಯುದಾವೇಶ ಹೊಂದಿರುವ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳೊಂದಿಗೆ ದೊಡ್ಡ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶ ಹೊಂದಿರುವ ಕೇಂದ್ರವುಳ್ಳ ಒಂದು ಚೆಂಡು ಆಗಿತ್ತು. ಶತಮಾನದಷ್ಟು ಹಿಂದೆಯೇ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಬರುವ ಮೂರು ವಿವಿಧ ವಿಕಿರಣಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದಿದ್ದರು,ಅವುಗಳನ್ನು ಆಲ್ಫಾ,ಬೀಟಾ, ಗಾಮಾ ವಿಕಿರಣಗಳು ಎಂದು ಹೆಸರಿಟ್ಟರು.
1911 ರಲ್ಲಿ ಲಿಸ್ ಮೆಟ್ನರ್ ಮತ್ತು ಒಟ್ಟೊ ಹ್ಯಾನ್ ಮತ್ತು ಜೇಮ್ಸ್ ಚಾಡ್ ವಿಕ್ ಅವರಿಂದ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ನಡೆದು 1914ರಲ್ಲಿ ಬೀಟಾ ಕುಸಿತ ವರ್ಣಪಟಲವು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿರುವುದಕ್ಕಿಂತಲೂ ನಿರಂತರವಾಗಿತ್ತು ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿದರು. ಅಂದರೆ,ಗಾಮಾ ಮತ್ತು ಆಲ್ಫಾ ಕುಸಿತಗಳಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬಂದ ವಿಭಿನ್ನ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೊರತುಪಡಿಸಿ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಗಳು ಶಕ್ತಿಗಳ ನಿರ್ದಿಶ್ಟ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಹೊರಹಾಕಲ್ಪಡುತ್ತಿದ್ದವು. ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಕ್ಕೆ ಒಂದು ಸಮಸ್ಯೆಯಾಗಿತ್ತು, ಏಕೆಂದರೆ ಈ ಕುಸಿತಗಳಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯು ಸಂರಕ್ಷಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿಲ್ಲ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುವಂತಿತ್ತು.
1906ರಲ್ಲಿ ಅರ್ನೆಸ್ಟ್ ರುದರ್ ಫೋರ್ಡ್ "ಆಲ್ಫಾ ಕಣದ ಕಿರಣಗಳು ರೇಡಿಯಮ್ ಮ್ಯಾಟರ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುತ್ತದೆ" ಎಂದು‌ ಪ್ರಕಟಿಸಿದರು. ಗ್ರೆಗರ್ ಈ ಕೆಲಸವನ್ನು ರಾಯಲ್ ಸೊಸೈಟಿಯ ಸಂವಹನದಲ್ಲಿ ವಿಸ್ತರಿಸಿದರು,ಅವರು ಮತ್ತು ರುದರ್ ಫೋರ್ಡ್ ಅವರು ಆಲ್ಫಾ ಕಣಗಳನ್ನು ಗಾಳಿ,ಅಲ್ಯುಮಿನಿಯಮ್ ಫಾಯಿಲ್ ಮತ್ತು ಚಿನ್ನದ ಫಾಯಿಲ್ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದರು.

ಬೀಜಕಣಗಳ ವ್ಯಾಸ ಹೀಗಿರುತ್ತದೆ: ಜಲಜನಕದ ಬೀಜಕಣದ ವ್ಯಾಸ 1.6 FM (1.6× 10^-15 ಮೀ) (ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್ ವ್ಯಾಸ)  ಯುರೇನಿಯಮ್ ನ ಬೀಜಕಣದ ವ್ಯಾಸ ಸುಮಾರು 15 ಎಫ್ಎಮ್ ನಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಇದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಒಂದು ಸಣ್ಣ ಭಾಗವಾಗಿದ್ದರೂ, ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಬಹುಪಾಲನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಕಕ್ಷೆಯ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಂದ ಬಹಳ ಕಡಿಮೆ ಕೊಡುಗೆ ಹೊಂದಿದ್ದು ಬೀಜಕಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳಿಂದ ಬಹುತೇಕ ಎಲ್ಲಾ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಗಳಿಗೆ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಇಲ್ಲ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಧನಾವೇಶವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಬೀಜಕಣವನ್ನು  ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳಿಂದಷ್ಟೆ ಮಾಡಲಾಗಿರುವುದರಿಂದ ಅದು ಧನಾವೇಶ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿ
ಬೀಜಕಣ ಧನವಿ‌‌ದ್ಯುದಾವೇಶವನ್ನು ‌‌ಹೊಂದಿದ್ದು, ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಧಾತುಗಳ‌ಲ್ಲಿ ಇದರ ಧನವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಪ್ರಮಾಣವು ಬೇರೆ ಬೇರೆಯಾಗಿರುತ್ತ‌ದೆ. 
ವಿದ್ಯುತ್ ತಟ‌‌‌ಸ್ಥ ಪರಮಾಣುವಿನ ಬೀಜಕಣದ ಹೊರಗಿನ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಬೀಜಕಣದ ಒಳಗಿನ ಧನ ವಿದ್ಯುದಂಶದ ಕಣಗಳಿಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ.
ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶ ಹೊಂದಿರುವ ಕಣಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಹಿಮ್ಮೆಟ್ಟಿಸುತ್ತವೆ. ಈ ವಿಕರ್ಷಣವು ವಿದ್ಯುತ್ ಕಾಂತೀಯ ಬಲವಾಗಿದೆ. ಬೀಜಕಣಗಳನ್ನು ವಾಸ್ತವವಾಗಿ ಬಲವಾದ ಪರಮಾಣು ಶಕ್ತಿ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವ ಮತ್ತೊಂದು ಬಲ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಇರಿಸುತ್ತದೆ.

ಐಸೊಟೊಪ್ಸ್
ಒಂದು ಪರಮಾಣುವಿನ ಬೀಜಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿ ಐಸೋಟೋಪ್ ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಬೀಜಕಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಬದಲಾದರೆ ಆ ಪರಮಾಣುವಿನ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಬದಲಾಗುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಒಂದು ರಾಸಾಯನಿಕ ಮಾದರಿಯ ವಿವಿಧ ಐಸೋಟೋಪ್ ಗಳನ್ನು ಕೇಂದ್ರೋಪಗಾರಿಕೆಯನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಥವಾ ಸಮೂಹ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೊಮೀಟರ್ ಬಳಸಿ ಬೇರ್ಪಡಿಸಬಹುದು. ನಿಯಮಿತ ಯುರೇನಿಯಂನಿಂದ ಪುಷ್ಟಿಕರಿಸಿದ ಯುರೇನಿಯಂಅನ್ನು ಉತ್ಪಾದಿಸುವಲ್ಲಿ ಮೊದಲ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮತ್ತು ಎರಡನೆಯದನ್ನು ಕಾರ್ಬನ್ ಡೇಟಿಂಗ್ ದಲ್ಲಿ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡ್(ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ನ ವಿಧ)ಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್ ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು ಸುಮಾರು ಸಮಾನ ಸಂಖ್ಯೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿವೆ ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಸಂಯೋಜಿತ ಸಂಖ್ಯೆಯು ದ್ರವ್ಯ ರಾಶಿಯ ಅಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ.ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯೊಂದಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಒಟ್ಟು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಬಹಳ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ; ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳಿಗಿಂತ ಎರಡು ಸಾವಿರ ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚು ತೂಕವಿರುತ್ತವೆ.

 

ಭೌತಿಕ ಶಾಸ್ತ್ರ
ಪರಮಾಣು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ