அணுவடித்துகள்

இயற்பியலில், அணுவடித்துகள் (அல்லது துணை அணுத்துகள் அல்லது அணுவகத்துகள்) என்பது அணுவைவிடவும் சிறியதான துகளாகும். அணுவைக் கட்டமைக்கும் துகள்களும் இதில் அடங்கும் (அணுவடித்துகள்களில் சில ஐதரசன் போன்ற மிகச் சிறிய அணுவை விடப் பெரியதாகவும் இருக்கும்!) அணுவடித்துகள்கள் இரண்டு வகையானவை: 
அடிப்படைத் துகள்கள் - இற்றைய கணிப்புகளின்படி இவை மேலும் சிறிய துகள்கள் எதனாலும் கட்டமைக்கப்படாதவை; 
கூட்டுத் துகள்கள்

துகள் இயற்பியல் மற்றும் அணுக்கரு இயற்பியல் ஆகியன இத்துகள்களைப் பற்றியும் இவற்றிற்கு இடையிலான வினைகள் பற்றியும் ஆயும் அறிவியல் துறைகளாகும்.

நவீன இயற்பியலின் (சீர்மரபு ஒப்புரு) அணுவடித்துகள்கள் கீழ்க்கண்டவாறு:
குவார்க்குகளின் ஆறு வகை (இவ்வகைகள் மணம் என்று குறிக்கப்பெறுகின்றது): மேல், கீழ், ஏதிலி, கவர்ச்சி, அடி, உச்சி;
ஆறுவகை லெப்டான்கள் (மென்மிகள்): எலக்ட்ரான், எலக்ட்ரான் நுண்நொதுமி, மியூவான், மியூவான் நுண்நொதுமி, டௌவான், டௌவான் நுண்நொதுமி;
பன்னிரண்டு அளவி போசான்கள் (விசைக் கடத்திகள்): (மின்காந்தப் புலத்தின்) ஒளித்துகள், (வலிக்குறை விசைப்புலத்தின்) W மற்றும் Z போசான்கள் மற்றும் (வலிய விசைப்புலத்தின்) எட்டுப் பசைத்துகள்கள்;
ஹிக்ஸ் போசான்

இவை தவிர ஈர்ப்பு விசைக்கான கடத்தியாக கிராவிட்டான் என்ற துகள் ஒன்று இருப்பதற்கான சாத்தியங்களையும் பல கோட்பாடுகள் முன்வைக்கின்றன. இன்னும் பல வகையான அணுவடித்துகள்களும் இப்பேரண்டத்தில் இருப்பதற்கான சாத்தியங்களும் உள்ளன.

கூட்டுத் துகள்கள் (நேர்மின்னி அல்லது அணுக்கரு போன்றவை) இரண்டு அல்லது பல அடிப்படைத் துகள்களின் கட்டுற்ற நிலைகள் ஆவன. எடுத்துக்காட்டாய் ஒரு நேர்மின்னி என்பது இரண்டு மேல் குவார்க்குகள், ஒரு கீழ் குவார்க்கு ஆகியவற்றின் கூட்டு ஆகும். அதே போல ஹீலியம்-4 அணுவின் கருவானது இரண்டு நேர்மின்னிகள் மற்றும் இரண்டு நொதுமிகளினால் ஆனதாகும். கூட்டுத் துகள் என்பதில் அனைத்து ஹாட்ரான்களும் அடங்கும்: இவையாவன (நேர்மின்னிகள் மற்றும் நொதுமிகள் போன்ற) பேரியான்களும், (பையான்கள் மற்றும் கேயான்கள் போன்ற) மீசான்களும் ஆகும்.

துகள்கள் 
துகள் இயற்பியலில், துகள் பற்றிய கருத்தாக்கமானது செவ்வியல் இயற்பியலில் இருந்து பெறப்பட்ட பல கருத்தாங்களுள் ஒன்றாகும். இது குவாண்டம் விசையியலுக்கு உட்பட்ட அளவுகோல்களில், மூலக்கூறு போன்றவை, பருப்பொருளும் ஆற்றலும் எவ்வாறு திகழ்கின்றன என்பதை விளக்குகிறது. குவாண்டம் அளவுகோல்களில் துகள் என்பவற்றின் இயக்கங்களும் பண்புகளும் பொதுவாய் (பெரிய அளவில் அறியப்படும் தூசி போன்ற) துகள் என்பவற்றிலிருந்து மிகவும் மாறுபட்டவை என்ற நவீன இயற்பியலின் புரிதல் காரணமாய் இயற்பியலாளர்களுக்கு ‘துகள்’ என்ற சொல் அதன் பொதுவான பொருளில் இருந்து மாறுபட்ட ஒரு பொருளை உணர்த்தும் ஒன்றாகும்.

பதினெட்டாம் நூற்றாண்டின் இறுதியில் நிகழ்த்தப்பட்ட சில ஆய்வுகளின் விளைவாய் ஒளியானது அலைப்பண்போடு திகழ்வதைப் போல (போட்டான் எனப்படும்) துகள்களின் வெள்ளமாயும் திகழும் என்ற புரிதலின் அடிப்படையில் துகள் என்பதன் கருத்தாக்கம் முனைப்பாக மறுபரிசீலனைக்கு உட்படுத்தப்பட்டது. இதன் பயனாய் அலை-துகள் ஈரியல்பு பண்பு அணுவடித்துகள்களுக்கும் பொருந்தும் என்று முடிவு செய்யப்பட்டு ”துகள்களும்” துகளைப் போலவும் அலையைப் போலவும் திகழும் என்று கொள்ளப்படுகிறது. மேலும் ஒரு நவீன கருத்தாக்கமான ஐயப்பாட்டுக் கொள்கையானது இவ்வளவிலான துகள்களைப் பற்றி அலச ஒரு புள்ளியியல் அணுகுமுறை தேவை என்கிறது. அண்மைக் காலங்களில், அலை-துகள் ஈரியல்பானது போட்டான்களுக்கு மட்டுமல்லாது மேன்மேலும் எடையில் பெரியதான துகள்களுக்கும் பொருந்தும் என்று நிறுவப்படுகிறது.

இக்கருத்தாக்கங்கள் அனைத்தின் உச்சகட்ட விளைவாய் தனிப்பட்டதான “துகள்கள்” என்ற கருத்தாக்கத்தின் இடத்தைத் தெளிவில்லாத வரையறை கொண்ட “அலைக் கட்டுகள்” பிடித்துக்கொள்கின்றன - இவற்றின் பண்பளவுகள் புள்ளியியல் அளவில் மட்டுமே அறியப்படுவன, பிற “துகள்கள்” உடனான இவற்றின் இடைவினைகள் இன்றளவும் பெரும்பான்மையும் ஒரு புதிராகவே உள்ளது, குவாண்டம் இயக்கவியல் நிறுவப்பட்டு 80 ஆண்டுகள் ஆன நிலையிலும்.

ஆற்றல் 
ஐன்ஸ்டீனின் கொள்கையின்படி ஆற்றலும் நிறையும் ஒத்தவை: ஒரு துகளின் ஆற்றல் அதன் நிறை மற்றும் ஒளியின் வேகத்தின் வர்க்கத்தின் பெருக்கமாகும் (E = m c2). அதாவது நிறையை ஆற்றல் அடிப்படையிலும் ஆற்றலை நிறை அடிப்படையிலும் குறிக்கலாம். இதன் விளைவாய், ஆற்றலை இடம்பெயர்த்த இரண்டே இரண்டு இயக்க முறைகளே அறியப்படுகின்றன, அவை துகள்களும் அலைகளும் ஆகும். எடுத்துக்காட்டாய், ஒளியைத் துகள்களாக மற்றும் ஆற்றலாக என இரண்டு வகைகளிலுமே அலசலாம். இதுவே அலை-துகள் ஈரியல்பு முரண்தோற்றம் என்று அறியப்படுகிறது.

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டீன், லூயி டி பிராகிலி மற்றும் பலரின் ஆய்வுகளின் பயனாய் இற்றைய அறிவியல் துகள்கள் அனைத்திற்குமே ஒரு அலைப் பண்பும் உண்டு என்று கொள்கிறது. இக்கொள்கை அடிப்படைத் துகள்களுக்கே மட்டுமன்றி கூட்டுத் துகள்களான அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகளுக்கே கூட பொருந்தும். உண்மையில், மரபார்ந்த சார்பியல் சாரா குவாண்டம் இயக்கவியலின் கருதுகோள்களின்படி பார்த்தால் அலை-துகள் ஈரியல்பு அனைத்து பொருள்களுக்கும் உரியதாகும், எத்தனை பெரிய பொருளாக இருந்தாலும்; ஆனால் பொருளின் எடை கூடக் கூட அதனோடு தொடர்புடைய அலையின் அலைநீளம் சிறியதாகிவிடுவதால் அவற்றை கண்டறிவது இயலாததாகிறது.

துகள்களுக்கு இடையிலான வினைகள் பல நூற்றாண்டுகளாய் ஆராயப்பட்டு வருகிறது, துகள்கள் மோதல் வினைகளிலும் இடைவினைகளிலும் எவ்வாறு நடந்துகொள்ளும் என்பதனை முடிவுசெய்யும் சில எளிய விதிகள் உள்ளன. இவ்விதிகளில் மிகவும் அடிப்படையானவை ஆற்றல் அழிவின்மை மற்றும் உந்தம் அழிவின்மை ஆகிய விதிகளாகும், இவ்விதிகளைக்கொண்டு விண்மீன் முதல் குவார்க்கு வரை எவ்வளவிலான துகள்களின் இடைவினைகளையும் கணிக்கலாம்.

ஓர் அணுவைப் பகுத்தல் 
ஒரு ஐதரசன் அணு ஒரு எதிர்மின்னி ஒரு நேர்மின்னி ஆகியவற்றின் கூட்டாகும். அதன் எதிர்மின்னூட்டம் பெற்ற எலக்ட்ரானின் நிறையானது ஒரு ஐதரசன் அணுவின் நிறையில் 1/1836 பங்கே ஆகும். ஐதரசன் அணுவின் மீத நிறை அதன் நேர்மின்னூட்டம் பெற்ற புரோட்டானால் வருவதாகும். ஒரு தனிமத்தின் அணுவெண் ஆவது அதன் கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை ஆகும். நொதிமிகள் என்பன மின்னூட்டம் இல்லாத, புரோட்டானைவிட சற்றே கூடுதலான நிறைகொண்ட துகள்களாகும். ஒரே தனிமத்தின் வெவ்வேறு ஓரிடத்தான்கள் ஒரே எண்ணிக்கையில் புரோட்டான்களையும் ஆனால் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான நொதுமிகளையும் கொண்டிருக்கும். ஒரு ஓரிடத்தானின் நிறையெண் ஆவது அதிலுள்ள அணுக்கருத் துகள்களின் (புரோட்டான் மற்றும் நொதிமி) கூட்டெண் ஆகும்.

மூலக்கூறுகள் மற்றும் படிமங்கள் போன்ற வடிவமைப்புகளில், எதிர்மின்னிகளைப் பகிர்ந்துகொள்ளல் மூலம் எவ்வாறு அணுக்கள் பிணைகின்றன என்பதைப் அலசுவது வேதியியலின் வேலை. ஒரு அணுக்கருவில் நேர்மின்னிகளும் நொதுமிகளும் எவ்வாறு தங்களை அமைத்துக்கொள்கின்றன என்பதைப் பற்றி அணுக்கரு இயற்பியல் அலசுகிறது. அணுவடித்துகள்கள், அணுக்கள் மற்றும் மூலக்கூறுகள், அவற்றின் அமைப்புகள் மற்றும் இடைவினைகள் ஆகியவற்றைப் பற்றிய ஆய்விற்கு குவாண்டம் இயக்கவியல் தேவை. துகள்களின் எண்ணிக்கை மற்றும் வகைகளையே மாற்றக்கூடிய இயக்கவினைகளை அலச குவாண்டம் புலவிசைக் கோட்பாடு தேவைப்படும். அணுவடித்துகள்களைத் தனிப்பட்ட நிலையில் ஆராயும் துறைக்கு துகள் இயற்பியல் என்று பெயர். பொதுவாய் அதிக வகையிலான துகள்கள் அண்டக் கதிர்களின் விளைவாகவோ அல்லது துகள் முடுக்கிகளிலோதான் வருகின்றன என்ற காரணத்தைக் கருதி துகள் இயற்பியலானது உயர்-ஆற்றல் இயற்பியல் என்றும் அழைக்கப்படுகிறது.

வரலாறு

வெளியிணைப்புகள் 
particleadventure.org: The Standard Model. 
cpepweb.org: Particle chart. 
University of California: Particle Data Group.
Annotated Physics Encyclopædia: Quantum Field Theory.
Jose Galvez: Chapter 1 Electrodynamics (pdf).

மேற்கோள்கள்

அணுவியல்