ஒளியணு

இயற்பியலில், ஒளியணு,ஒளிமம், சக்திச்சொட்டு அல்லது ஒளியன் (photon, ஃபோட்டான் அல்லது ஃபோட்டோன்) என்பது எடையில்லாததாகக் கருதப்படும், ஆனால் ஆற்றலின் திரட்சி என்று கருதப்படும் ஓர் அடிப்படைத் துகளாகும்.  இது கண்களுக்குப் புலனாகும் ஒளிக்கதிரினதும், பிற பல்வகை மின்காந்தக்  கதிர்வீச்சுகளினதும் அடிப்படையான அலகளவாகக் கொள்ளப்படுகிறது. இது மின்காந்த விசையின் விசைக்கடத்தி ஆகும். இந்த விசையின் விளைவுகளை எளிதாக, நுண்ணிய மற்றும் பேரியலான நிலை இரண்டிலும் காணக்கூடியதாக உள்ளது. ஒளியணுவிற்கு ஓய்வுத் திணிவு இல்லை இவை எப்போதும் வெற்றிடத்தில் ஒளியின் வேகத்தில் நகர்கின்றன. அனைத்து அடிப்படைத் துகள்களையும் போல ஒளியணுவும் தற்போது குவாண்டம் இயக்கவியலால் சிறப்பாக விளக்கப்படுகிறது. அலை-துகள் இருமையை அவை வெளிப்படுத்துகின்றன. அலைகள் மற்றும் துகள்களின் இரு பண்புகளையும்  வெளிப்படுத்துகிறது. உதாரணமாக, ஒரு ஒற்றை ஒளியணு ஆடியினால் ஒளிவிலகல் அடையும் போது அலையின் பண்புகளை காட்டுகிறது, ஆனால் இது இடத்தை அளவிடும் போது வரையறுத்த முடிவை தருவதால் துணிக்கை போல் செயற்படுகிறது.

ஒளியணுவின் நவீன கருத்தாக்கம் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீனால் ஒளியின் பாரம்பரிய அலை மாதிரியால் விளக்க முடியாத  சோதனை அவதானிப்புகளை விளக்க படிப்படியாக உருவாக்கப்பட்டது. குறிப்பாக, ஒளியணு மாதிரி ஒளிச்சக்தியின் அதிர்வெண் சார்புள்ளமையையும், சடப்பொருள்  மற்றும் கதிர்வீச்சு வெப்ப சமநிலையில் இருக்கும் திறனையும் விளக்குகின்றது. மேலும் கரும்பொருள் கதிரியக்கத்தின் பண்புகள் உட்பட, முரண்பட்ட அவதானிப்புகளை கணக்கில் கொண்டுள்ளது.

ஒளியணுவை பிற இயற்பியலாளர்கள், மிக குறிப்பாக மேக்ஸ் பிளாங்க், அரை பாரம்பரிய மாதிரிகளைப் பயன்படுத்தி விளக்க முயன்றார். இதில் ஒளி இன்னமும் மேக்ஸ்வெல் சமன்பாடுகள் முலம் விவரிக்கப்படுகிறது, ஆனால் உமிழும் மேலும் அகத்துறிஞ்சும் அந்தப் பொருளின் ஒளியை அளவிடப்பட்டு இருக்கிறது. இந்த அரை பாரம்பரிய மாதிரிகள், குவாண்டம் விசையியல் வளர்ச்சிக்கு பங்களித்தன என்றாலும் இன்னும் கூடுதலான சோதனைகளால்  ஒளி தன்னை அளவாக்கப்பட்ட என்ற ஐன்ஸ்டீனின் கருதுகோள் சரிபார்க்கப்பட்டது. ஒளியின் நுண்துகள்கள் ஒளியணுக்களாக உள்ளன.

துகள் இயற்பியல் தரநிலை மாதிரியில், ஒளியணுவானது காலவெளியில் உள்ள ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் இயற்பியல் விதிகளின் ஒரு குறிப்பிட்ட சமச்சீர் நிலைக்கு  தேவையான ஒரு விளைவாக விவரிக்கப்படுகிறது. ஒளியணுவின் உள்ளார்ந்த பண்புகளான ஏற்றம், திணிவு மற்றும் சுழற்சி, இந்த காஜ் சமச்சீர்மையின் பண்புகள் மூலம் தீர்மானிக்கப்படுகிறது. ஒளியின் நியூட்ரினோ கோட்பாட்டில், ஒரு ஒன்றுகலந்த கட்டமைப்பு போல ஒளியணுவினை  விவரிப்பதற்கான முயற்சிகள் இதுவரை வெற்றி பெறவில்லை. ஒளியணு பற்றிய  கருத்தாக்கம், பரிசோதனை மற்றும் கோட்பாட்டு இயற்பியலிலான நிகழ்கால முன்னேற்றங்களிற்கு வழிவகுத்தது. அவையாவன சீரொளி, போஸ்-ஐன்ஸ்டீன் ஒடுக்கம், குவாண்டம் புல கொள்கை, மற்றும் குவாண்டம் இயக்கவியலின் நிகழ்தகவியல் விளக்கம் என்பனவாகும். ஒளியணுக்கள் ஒளி வேதியியல், உயர் தெளிதிறன் நுண்ணோக்கி, மற்றும் மூலக்கூறு தூரத்தை அளவிட பயன்படுகிறது. சமீபத்தில், ஒளியணுக்கள் குவாண்டம் கணினிகளின் ஆக்கக்கூறுகளாக ஆராயப்பட்டிருக்கின்றன மேலும் ஒளியியல் தொடர்பாடலில் நுணுக்கமான  குவாண்டம் குறியாக்கவியல் போன்றவற்றில் பயன்படுகின்றது.

பெயரிடு 
1900 இல், மாக்ஸ் பிளாங்க் கரும்பொருள் கதிர்வீச்சு ஆய்வின் போது   மின்காந்த அலைகள் சக்தியை  சக்தி "பொட்டலங்களாக" வெளியிடலாம் என்றார். அவரது 1901 ஆம் ஆண்டு கட்டுரை அனலேன் டெர் ஃபிசிக் இல்  இந்த பொட்டலங்களை "சக்தி கூறுகள்" என அழைத்தார். குவண்டா என்ற வார்த்தை துகள்கள், கணிய அளவுகள் மற்றும் மின்சாரத்தை குறிப்பிட 1900கு முன்பே பயன்படுத்தப்பட்டது. பின்னர், 1905 இல் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன் மின்காந்த அலைகள் மட்டுமே இந்த தனி அலை-பொட்டலங்களாக உள்ளன என்ற கருத்தை  சொன்னார்  அவர் ஒரு அலை-பொட்டலத்தை ஒளி குவாண்டம் என்று அழைத்தார். போட்டான் என்பது ஒளி என்பதற்கான கிரேக்க வார்த்தை ஆகும்.
தமிழில் ஒளியணு, சக்திச்சொட்டு மற்றும் ஒளியன் என அழைக்கப்படுகிறது.

ஒளியணுவின் குணம்  

ஒளியணு மின்காந்த அலைகளின் தொகுப்பு அல்லது குவாண்டம் என்று அழைப்பர். அதன் குணங்கள் பின்வருமாறு.

 ஒளியணு ஒரு குறிபிட்ட அதிர்வெண் (frequency) "ν" மற்றும் குறிபிட்ட அலை திசையன் (wave vector) "k" கொண்டிருக்கும்.

 அலை திசையன் ஒரு திசையன் (vector). இதன் திசை ஒளியணு செல்லும் திசையை குறிக்கும்.

 அலை திசையன் அளவை கீழ் கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாடு மூலம் குறிப்பிடலாம்.

                                            k = 2π/λ
   இங்கு 
          λ=c/ν, அலைநீளம் (wave length)
          c என்பது ஒளியின் வேகம் (velocity of light).

 இதன் ஆற்றல் (energy) "E" கீழ் கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாடு மூலம் குறிப்பிடலாம்.

                                             E = hν
   இங்கு 
         h என்பது பிளாங்க் மாறிலி 
         ν என்பது ஒளியின் அதிர்வெண்.

 ஒளியணுவின் உந்தம் (momentum) கீழ் கொடுக்கப்பட்ட சமன்பாடு மூலம் குறிப்பிடலாம்.

                                             p = ħk அல்லது p = hν/c 
   இங்கு 
          ħ = h/2π

 ஒளியணுவின் ஓய்வு நிலையில் அதன் நிறை புஜ்ஜியமாகும். இருபினும் ஒளியணுவிற்கு உந்தம் உண்டு.

 ஒளியணுவிற்கு சுழற்சி கோண உந்தம் (spin angular momentum) உண்டு.

மேற்கோள்கள் 

 
ஒளியியல்
மின்னணுவியல்
மின்காந்தவியல்
அடிப்படை அணுத்துகள்கள்