න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාව

පරමාණුක න්‍යෂ්ටීන් හි මූලික තැනුම් ඒකක සහ ඒවා අතර ප්‍රතික්‍රියා පිළිබඳ හදාරන භෞතික විද්‍යාවට අයත් උප විෂයය න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාව නම් වෙයි. න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාව, පරමාණුක භෞතික විද්‍යාව සමඟ පටලවා නො ගත යුතුය: පරමාණුක භෞතික විද්‍යාවේදී සිදු වන්නේ සම්පූර්ණ පරමාණුව (ඉලෙක්ට්‍රෝන ද සමඟ) අධ්‍යයනය කිරීමයි.

න්‍යෂ්ටික ශක්තිජනනය සහ න්‍යෂ්ටික අවි සෑදීම වෙනුවෙන් යොදා ගැනීම නිසා මෙම විෂයය වඩාත් ප්‍රචලිත වී ඇත. එහෙත් මෙම ක්ෂේත්‍රයෙහි යෙදීම් න්‍යෂ්ටික වෛද්‍ය විද්‍යාව, චුම්භක අනුනාද ප්‍රතිරූපණය, ද්‍රව්‍ය ඉංජිනේරු විද්‍යාව, කාබන් කාල නිර්ණය, භූවේදය, සහ පුරා විද්‍යාව වැනි ‍ක්ෂේත්‍ර වල භාවිතා වේ.

අංශු භෞතික විද්‍යාව, න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාවෙන් පරිණාමය වූවකි. මේ විෂයන් ද්වය බොහෝ සමීප ය.

 ඉතිහාසය 
පරමාණුක භෞතික විද්‍යාවෙන් (atomic physics) වෙනස් ව න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාව ඇරඹෙන්නේ 1896 දී හෙන්රි බෙකරල් විසින් යුරේනියම් ලවණ වල ස්වාභාවික ආලෝකය (phosphorescence) පිළිබඳ පරීක්ෂක කරමින් සිටින අතරතුර විකිරණශීලතාවය සොයා ගැනීමත් සමඟ ය. වසරකට පසු, ජේ. ජේ. තොම්සන් විසින් ඉලෙක්ට්‍රෝනය සොයා ගැනීම පරමාණුවට අන්ත: ව්‍යුහයක් තිබෙන බවට ඉඟි කළේ ය. 20 වන සියවස ඇරඹුමේදී පිළිගත් පරමාණුක ව්‍යුහය වූයේ ජේ. ජේ. තොම්සන් විසින් යෝජනා කරන ලද පුඩිමක් බඳු ව්‍යුහයයි. එහිදී පරමාණුව ඍණ ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන මැදි කර ගත් ධන ආරෝපිත ගුලියක් ලෙස සලකන ලදී. සියවස ආරම්භයේදී විද්‍යාඥයින් විසින් ඇල්ෆා, බීටා, සහ ගැමා ලෙස ඔවුන් විසින් නම් කරන ලද විකිරණ පරමාණු වලින් පිට වෙනු නිරීක්ෂණය කර තිබිණි. 1911 දී ලිස් මේට්නර් සහ ඔටෝ හාන් විසින් ද, 1914 දී ජේම්ස් චැඩ්වික් විසින් ද, බීටා ක්ෂය වර්ණාවලිය අසන්තතික නොව සන්තතික බව නිරීක්ෂණය කර තිබිණි. එනම්, ඇල්ෆා සහ ගැමා ක්ෂය වල මෙන් අසන්තතික ශක්ති ප්‍රමාණ වලින් නොව, විවිධ ශක්ති ප්‍රමාණ සහිතව ඉලෙක්ට්‍රෝණ පරමාණු වලින් ඉවත් වන බවයි. න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යාවට එකල මෙය පැණයක් විය. එසේ වූයේ මෙම ක්ෂය වීම් වලදී ශක්තිය සංස්ථිතික නොවන බවට ඉඟි පළ වීම නිසා ය.

1905 දී ඇල්බට් අයින්ස්ටයින් ස්කන්ධ–ශක්ති තුල්‍යතාවය පිළිබඳ න්‍යාය ගොඩ නැංවීය. විකිරණශීලතාවය පිළිබඳ බෙකරල් සහ මාරි කියුරි විසින් මීට බොහෝ පෙර පරීක්ෂණ සිදු කර තිබුණ ද, විකිරණශීලතාවට අවශ්‍ය වන ශක්තියේ ප්‍රභවය පැහැදිලි කිරීමට පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය සොයා ගන්නා තුරු හැකියාවක් නොවී ය.

 රදර්ෆර්ඩ්ගේ කණ්ඩායම පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය සොයා ගැනීම 

1907 දී අර්නස්ට් රදර්ෆර්ඩ් විසින් "පදාර්ථය තුලින් ගමන් කිරීමේදී ඇල්ෆා අංශුවේ විකිරණය" (Radiation of the α Particle from Radium in passing through MatterPhilosophical Magazine (12, p 134-46)) නම් පර්යේෂණ පත්‍රිකාව ප්‍රකාශයට පත් කරන ලදී. 1909 දී හාන්ස් ගයිගර් සහ අර්නස්ට් මාර්ස්ඩන්Proc. Roy. Soc. A82 p 495-500 විසින්ද, 1910 දී නැවතත් ගයිගර්Proc. Roy. Soc. Feb. 1, 1910 විසින් ද මෙම පර්යේෂණ ඉදිරියට ගෙන යන ලදී. 1911-2 කාල වකවානුවේදී රදර්ෆර්ඩ් විසින් රාජකීය සමාජය වෙත තම පර්යේෂණ පැහැදිලි කරමින් පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය පිලිබඳ නව න්‍යාය ඉදිරිපත් කරන ලදී.

මෙම න්‍යායට හේතු පාදක වූ ගයිගර්-මාර්ස්ඩන් පරීක්ෂණය සිදු කරනු ලැබූයේ 1910 දී මැන්චෙස්ටර් විශ්වවිද්යාලයේදී ගයිගර් සහ මාර්ස්ඩන් විසින් රදර්ෆර්ඩ් ගේ සුපරීක්ෂාව යටතේ ය. මෙහිදී තුනී රන් පත්‍රයක් මතට ඇල්ෆා අංශු වලින් පහර දෙනු ලැබිණි. තොම්සන්ගේ පුඩිම් ආකෘතිය අනුව ඇල්ෆා අංශු සුළු වර්තනයක් සහිතව පත්‍රයේ අනික් පසින් පිට විය යුතුව තිබුණි. එහෙත් බලාපොරොත්තු නොවූ ලෙස සමහර අංශු විශාල ප්‍රමාණ වලින් වර්තනය වූ අතර සමහර අංශු ආපස්සට ද පැමිණියේය. කඩදාසියක් මතට වෙඩි තැබූ විට උණ්ඩ පොලා පැනීමට රදර්ෆර්ඩ් මෙය සම කළේය. පසුව එම පරීක්ෂණයේ දත්ත විශ්ලේෂණය කළ රදර්ෆර්ඩ් පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය පිලිබඳ තම න්‍යාය ඉදිරිපත් කළේ ය.

මෙම න්‍යාය අනුව පරමාණුවට ඉතා කුඩා, ඝනත්වයෙන් ඉතා ඉහල න්‍යෂ්ටියක් පවතින අතර පරමාණුවෙහි ස්කන්ධයෙන් වැඩි කොටසක් න්‍යෂ්ටියෙහි පවතී. න්‍යෂ්ටියෙහි ධන ආරෝපිත අංශු සහ ආරෝපණ සම කිරීමට ඉලෙක්ට්‍රෝන පවතී. තවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා පරිභ්‍රමණය වෙයි. උදාහරණයක් ලෙස නයිට්‍රජන්-14 න්‍යෂ්ටියෙහි ප්‍රෝටෝන 14ක් සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන 7ක් තිබෙන අතර තවත් ඉලෙක්ට්‍රෝන 7ක් එහි න්‍යෂ්ටිය වටා පරිභ්‍රමණය වෙතැයි මෙම න්‍යාය අනුව සලකනු ලැබිණි.

1929 දී ෆ්‍රාන්ස් රසෙට්ටි විසින් න්‍යෂ්ටික භ්‍රමණය (neuclear spin) පිලිබඳ එක්තරා සංසිද්ධියක් නිරීක්ෂණය කරන තෙක් රදර්ෆර්ඩ් ආකෘතියේ වරදක් පෙනෙන්නට නොතිබිණි. 1925 වර්ෂය වන විට ප්‍රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන වල භ්‍රමණය 1/2 බව සොයාගෙන තිබුණි. රදර්ෆර්ඩ් ගේ නයිට්‍රජන්-14 ආකෘතිය අනුව එහි න්‍යෂ්ටියේ තිබූ අංශු 21න් 20 ක් එකිනෙකාගේ භ්‍රමණය නිෂ්ප්‍රභා කළ යුතුව තිබුණි. අවසානයේ ඉතිරි අංශුව නිසා න්‍යෂ්ටියෙහි ශුද්ධ භ්‍රමණය 1/2 ක් ලෙස සැකසිය යුතුව තිබුණි. එහෙත් නයිට්‍රජන්-14 න්‍යෂ්ටියේ භ්‍රමණය 1 ක් බව රසෙට්ටි විසින් සොයා ගන්නා ලදී.

ජේම්ස් චැඩ්වික් නියුට්‍රෝනය සොයාගැනීම

වෝල්තර් බෝතා, හර්බට් එල්. බෙකර්, අයිරීන් ජොලියෝ-කියුරී සහ ෆ්‍රෙඩ්රික් ජොලියෝ-කියුරී විසින් නිරීක්ෂණය කරන ලද විකිරණයේ නියම ප්‍රභවය ප්‍රෝටෝනයට ආසන්න ස්කන්ධයක් සහිත උදාසීන අංශුවක් බව (රදර්ෆර්ඩ් විසින් එබඳු අංශුවක් පැවැතීමේ අවශ්‍යතාවය පිලිබඳ යෝජනාව සැලැකිල්ලට ගනිමින්), 1932 දී චැඩ්වික් තේරුම් ගත්තේය. ඔහු එය නියුට්‍රෝනය ලෙස නම් කළේ ය. එම වසරේදීම, නියුට්‍රෝන 1/2ක න්‍යෂ්ටික භ්‍රමණයක් සහිත අංශුවක් බවත්, න්‍යෂ්ටි වල නිරීක්ෂිත ප්‍රෝටෝන නොවන ස්කන්ධය ඉන් පැහැදිලි කළ හැකි බවත් ද්මිත්‍රි ඉවානෙන්කෝ යෝජනා කළේ ය. න්‍යෂ්ටියේ ඉලෙක්ට්‍රෝන නොමැති බවත් ඇත්තේ ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන පමණක් බවත් ඔහු තව දුරටත් කියා සිටියේ ය. නියුට්‍රෝන වල භ්‍රමණ ප්‍රමාණය පිලිබඳ අදහසින් නයිට්‍රජන්-14 න්‍යෂ්ටියේ භ්‍රමණ සංසිද්ධිය පැහැදිලි කරනු ලැබී ය. මෙහිදී සිදු වන්නේ යුගල නොවූ නියුට්‍රෝනයක් සහ ප්‍රෝටෝනයක් බැගින් එකම දිශාවට 1/2ක භ්‍රමණයක් ජනනය කිරීමෙන් අවසානයේ න්‍යෂ්ටියට 1ක ශුද්ධ භ්‍රමණයක් ලැබීමයි.

නියුට්‍රෝනයේ සොයාගැනීමත් සමඟ, ප්‍රෝටෝන සහ නියුටෝන වල ස්කන්ධ එකතුව න්‍යෂ්ටියේ ස්කන්ධය සමඟ සැසැඳීමෙන් විවිධ න්‍යෂ්ටි වල බන්ධන ශක්තිය ගණනය කිරීමට විද්‍යාඥයිනට හැකියාව ලැබුණි. න්‍යෂ්ටික ස්කන්ධයන් හි වෙනස්කම් මේ අයුරින් ගණනය කැරුණු අතර න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා මණිනු ලැබූ විට එම අගයන් අයින්ස්ටයින්ගේ ස්කන්ධ-ශක්ති තුල්‍යතා නියමයේ පුරෝකථන වලට ඉතා ආසන්න විය (1934 දී 1%ක නිරවද්‍යතාවයක් තිබුණි).

 ප්‍රෝකාගේ මහේක්ෂීය දෛශික බෝසෝන පිලිබඳ සමීකරණ 

මහේක්ෂීය දෛශික බෝසෝන පිලිබඳ ක්ෂේත්‍ර සමීකරණ සහ න්‍යෂ්ටික බලයන් පිලිබඳ මීසෝනික න්‍යාය පලමුවෙන්ම එළිදක්වන ලද්දේ ඇලෙක්සැන්ඩර් ප්‍රෝකා විසිනි. ප්‍රෝකාගේ සමීකරණ වුල්ෆ්ගැන් පෝලි දැන සිටි බව ඔහුගේ නොබෙල් කථාවෙන් පැහැදිලි වේW. Pauli, Nobel lecture, December 13, 1946.. යුකාවා, වෙන්සෙල්, ටකෙටානි, සකාටා, කෙමර්, හීට්ලර්, සහ ෆ්රූලිච් ද මේ සමීකරණ පිලිබඳ දැන සිටි අතර පරමාණුක න්‍යෂ්ටිය පිලිබඳ තම න්‍යායයන් ගොඩනැංවීම පිණිස ඔවුහු ඒවා භාවිතා කළහG. A. Proca, Alexandre Proca.Oeuvre Scientifique Publiée, S.I.A.G., Rome, 1988.C. Vuille, J. Ipser, J. Gallagher, “Einstein-Proca model, micro black holes, and naked singularities”, General Relativity and Gravitation, 34 (2002), 689.R. Scipioni, “Isomorphism between non-Riemannian gravity and Einstein-Proca-Weyl theories extended to a class of scalar gravity theories”, Class. Quantum Gravity., 16 (1999), 2471.R. W. Tucker and C. Wang, C., “An Einstein-Proca-fluid model for dark matter gravitational interactions”, Nucl. Phys. B - Proc. suppl., 57 (1997) 259..

යුකාවාගේ මීසෝන කල්පිතයෙන් න්‍යෂ්ටික බන්ධන පැහැදිලි කිරීම

1935 දී හිදෙකි යුකාවා න්‍යෂ්ටිය පවතින ආකාරය පැහැදිලි කරන පළමු සාර්ථක කල්පිතය ලෙස ප්‍රබල බලය ඉදිරිපත් කළේ ය. යුකාවා අන්තර්ක්‍රියාව ලෙස හැඳින්වෙන මෙම ක්‍රියාවලියේදී, (පසුව මීසෝනය ලෙස නම් කරන ලද) අතථ්‍ය අංශුවක් මඟින් සියලු නියුක්ලියෝන අතර බැඳීම පවත්වා ගන්නා ලදී. ප්‍රෝටෝන විකර්ෂණය හේතුවෙන් න්‍යෂ්ටීන් පෘථක්කරණය නොවීමට හේතුව මෙයින් පැහැදිලි කරන ලදී. එසේම එමඟින් ආකර්ශී බලය වන ප්‍රබල බලය සීමාසහිත පරාසයක තිබීමට හේතුව ද පැහැදිලි විය. පසුව සොයාගන්නා ලද පයි මීසෝනය යුකාවාගේ කල්පිත අංශුවේ ලක්ෂණ පෙන්වන ලදී.

යුකාවා ගේ පර්යේෂණ පත්‍රිකා වලින් පසුව, පරමාණුවෙහි නූතන ආකෘතිය සම්පූර්ණ විය. පරමාණුවෙහි මධ්‍යය ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන තදින් ඇසිරුණු න්‍යෂ්ටියකින් සමන්විත ය. න්‍යෂ්ටිය ඉතා විශාල නොවේ නම්, න්‍යෂ්ටික බන්ධන මඟින් එය නො බිඳී තිබෙයි. විශාල අස්ථායී න්‍යෂ්ටීන් එක්කෝ සැකෙඹුනු හීලියම් න්‍යෂ්ටියක් නිකුත් කරමින් ඇල්ෆා ක්ෂය වීමට ලක් වෙයි; නැත හොත් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් (හෝ පොසිට්‍රෝනයක්) නිකුත් කරමින් බීටා ක්ෂය වීමට ලක් වෙයි. මේ සෑම ක්ෂය වීමකට ම පසුව, න්‍යෂ්ටිය සැකෙඹුනු අවස්ථාවක පවතී නම්, අධි ශක්ති ෆෝටෝනයක් නිකුත් කරමින් එය භූමි අවස්ථාවට පත් වෙයි (ගැමා ක්ෂය වීම).

පරමාණුක ප්‍රබල බලය සහ (එන්රිකෝ ෆර්මි විසින් 1934 දී ෆර්මි අන්තර්ක්‍රියා මඟින් පැහැදිලි කරන ලද) දුබල බලය පිලිබඳ දැනුම හේතුවෙන්, අධික ප්‍රවේග වලින්  ගැටෙන නියුක්ලියෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන පිලිබඳ පර්යේෂණ කිරීමට භෞතික විද්‍යාඥයින් පෙළඹිණ. පසුව ප්‍රබල, දුබල, සහ විද්‍යුත් චුම්බක බල විස්තර කරන අංශු භෞතික විද්‍යාව (particle physics) බවට පෙරැලුණේ මෙම පර්යේෂණයන් ය.

 නූතන න්‍යෂටික භෞතික විද්‍යාව 

ප්‍රමාණයෙන් විශාල න්‍යෂ්ටීන් හි විශාල නියුක්ලියෝන ප්‍රමාණයක් ඇති බැවින්, ඒවා ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රික පද්ධතියකට වඩා, ආසන්න වශයෙන් සම්භාව්‍ය යාන්ත්‍රික පද්ධතියක් ලෙස සැලැකිය හැකි ය. මෙහි දී න්‍යෂ්ටියට ලැබෙන ද්‍රව බිඳු ආකෘතියෙහි දී, න්‍යෂ්ටික ශක්තියෙන් කොටසක් පෘෂ්ඨික ආතතියෙන් ද, තවත් කොටසක් ප්‍රෝටෝන අතර ඇති විද්‍යුත් විකර්ෂක බලයෙන් ද ලැබෙයි. ද්‍රව බිඳු ආකෘතිය, ස්කන්ධ ක්‍රමාංකයට සාපේක්ෂව න්‍යෂ්ටික බන්ධන ශක්තියේ විචලනය බඳු න්‍යෂ්ටි වල දක්නට ලැබෙන ලක්ෂණ ගණනාවක් සහ න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය විස්තර කිරීමට සමත් ය.

කෙසේ වෙතත්, මෙම ආකෘතියෙහි දක්නට ලැබෙන ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍රික ආචරණයන් න්‍යෂ්ටික කබොලු ආකෘතියෙන් පැහැදිලි කල හැකි ය. එම ආකෘතිය ප්‍රධාන වශයෙන් ගොඩනඟන ලද්දේ මාරියා ගූපියට්-මායර් විසිනි. එක්තරා නිශ්චිත නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන ප්‍රමාණ (මැජික් අංක: 2, 8, 20, 28, 50, 82, 126, ...) සහිත න්‍යෂ්ටීන් විශේෂ ස්ථායීතාවයක් දක්වයි. මීට හේතුව ඒවායේ කබොල්ල පිරී තිබීමයි.

න්‍යෂ්ටිය පිලිබඳ වඩා සංකීර්ණ වෙනත් ආකෘති ද යෝජනා වී ඇත. අන්තර්-ක්‍රියාකාරී බෝසෝන ආකෘතියෙහි දී නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන යුගල (ඉලෙක්ට්‍රෝන වල කූපර් යුගල මෙන්) බෝසෝන ලෙස අන්තර්ක්‍රියා සිදු කරයි.

දැනට සිදු කෙරෙන බොහෝ න්‍යෂ්ටික භෞතික විද්‍යා පර්යේෂණ, අධික න්‍යෂ්ටික භ්‍රමණය සහ අධි ශක්ති තත්ත්ව වැනි ආන්තික තත්ත්ව වල සිදු කැරෙයි. පරමාණුක න්‍යෂ්ටි, රගර් පන්දු වැනි ඉතා විරල හැඩ සහ ඉතා විරල ප්‍රෝටෝන-නියුට්‍රෝන අනුපාතික සහිත වීමට හැකි ය. අංශු ත්වරකයකින් ලබා ගන්නා අයන ධාරා, විලයනය හෝ නියුක්ලියෝන හුවමාරු ප්‍රතික්‍රියා වලට ලක් කිරීමෙන් එබඳු අංශු පර්යේෂණාත්මකව නිපදවිය හැකි ය. වඩාත් ඉහළ ශක්තීන්ගෙන් යුතු එබඳු අයන ධාරා සාමාන්‍ය න්‍යෂ්ටික පදාර්ථයේ සිට ක්වාක්-ග්ලූවෝන ප්ලාස්මාව යනුවෙන් හැඳින්වෙන නව අවස්ථාවකට තත්ත්වාන්තරණය වන බවට ලකුණු පහළ වී ඇත. සාමාන්‍ය අවස්ථාවේදී ත්‍රිත්ව ලෙස නියුට්‍රෝන හා ප්‍රෝටෝන තුල පවතින ක්වාක් අංශු, ක්වාක්-ග්ලූවෝන ප්ලාස්මාවෙහි දී ඉන් වෙන් ව තනි තනිව හැසිරෙයි.

 න්‍යෂ්ටික ක්ෂය වීම 

කිසිදා ක්ෂය වීමකට ලක් වන බවක් නිරීක්ෂණය නොකැරුණු එක් ස්ථායී සමස්ථානිකයක් හෝ ඇති මූලද්‍රව්‍ය 80ක් පවතී. මේ අනුව පවතින ස්ථායී සමස්ථානික ගණන 255ක් පමණ වේ. කෙසේ වුවත් අස්ථායී ලෙස වර්ග කැරුණු සමස්ථානික දහස් ගණනක් ඇත. මෙම විකිරණශීලි සමස්ථානික, තත්පරයෙන් පංගුවක සිට සති, වසර, වසර බිලියන ගණන් හෝ වසර ට්‍රිලියන ගණන් දක්වා විචලනය වන කාල පරාස තුල ක්ෂය වීමට ලක් වේ.

න්‍යෂ්ටියක ස්ථායීතාව, එහි නියුට්‍රෝන සහ ප්‍රෝටෝන අතර අනුපාතය එක්තරා සීමාවක පවතින විට උපරිම වෙයි. නියුට්‍රෝන ඉතා අඩු හෝ ඉතා වැඩි නම් න්‍යෂ්ටිය ක්ෂය වීමට ලක් විය හැකි ය. උදාහරණයක් ලෙස, බීටා ක්ෂය වීමේදී නයිට්‍රජන්-16 පරමාණුවක් (ප්‍රෝටෝන 7යි, නියුට්‍රෝන 9යි), එය සෑදී තත්ත්පර කිහිපයකින් ඔක්සිජන්-16 පරමාණුවක් (ප්‍රෝටෝන 8යි, නියුට්‍රෝන 8යි) බවට පෙරැලෙයි. මෙහිදී නයිට්‍රජන් න්‍යෂ්ටියේ ඇති නියුට්‍රෝනයක්, දුබල න්‍යෂ්ටික බලය හේතුවෙන් ප්‍රෝටෝනයකට, ඉලෙක්ට්‍රෝනයකට සහ ප්‍රති-නියුට්‍රිනෝ අංශුවකට පෙරැලෙයි. මූලද්‍රව්‍යය, අලුතෙන් සෑදුනු ප්‍රෝටෝනය ග්‍රහණය කරගෙන වෙනත් මූලද්‍රව්‍යයක් බවට පත් වෙයි.

ඇල්ෆා ක්ෂය වීමේ දී, විකිරණශීලී මූලද්‍රව්‍යය හීලියම් න්‍යෂ්ටියක් (ප්‍රෝටෝන 2යි, නියුට්‍රෝන 2යි) විමෝචනය කිරීමෙන් ක්ෂය වී වෙනත් මූලද්‍රව්‍යයක් සහ හීලියම්-4 සාදයි. බොහෝ අවස්ථාවන්හි දී ස්ථායී න්‍යෂ්ටියක් සෑදෙන තෙක්, මෙම ක්‍රියාදාමය මෙබඳු හෝ වෙනත් ක්ෂය වීමේ පියවර කිහිපයක් දක්වා සිදු වෙයි.

ගැමා ක්ෂය වීමේ දී සැකෙඹුනු න්‍යෂ්ටියක් ගැමා කිරණයක් නිකුත් කිරීමෙන් භූමි අවස්ථාවට පත් වෙයි. මෙම ක්‍රියාවලියේදී මූලද්‍රව්‍යය වෙනත් මූලද්‍රව්‍යයකට පෙරැලීම සිදු නොවේ.

වෙනත් විරල ගණයේ ක්ෂය වීම් ද සිදු වීමට හැකි ය (ප්‍රධාන ලිපිය බලන්න). උදාහරණයක් ලෙස. අභ්‍යන්තර තත්ත්වාන්තරණ ක්ෂය වීමේ දී, සැකෙඹුනු න්‍යෂ්ටියක ශක්තිය අභ්‍යන්තර කවචයක ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් විමෝචනය කිරීමට යෙදවෙයි. මෙහිදී අධික වේගයන් සහිත ඉලෙක්ට්‍රෝන නිකුත් කැරුණ ද, බීටා ක්ෂය වීමේදී මෙන් න්‍යෂ්ටිය වෙනත් මූලද්‍රව්‍යයකට පෙරැලීම සිදු නොවේ.

 න්‍යෂ්ටික විලයනය 
අඩු ස්කන්ධයක් සහිත න්‍යෂ්ටි දෙකක් ඉතා ලංවීමේදී ප්‍රබල බලය හේතුවෙන් එම න්‍යෂ්ටි එක් වී වඩා වැඩි ස්කන්ධයක් සහිත න්‍යෂ්ටියක් සෑදීම  න්‍යෂ්ටික විලයනයේදී සිදු වේ. න්‍යෂ්ටි දෙක අතර විකර්ෂණය අභිබවා ප්‍රබල බලය ක්‍රියා කල හැකි තරම් ඒවා ලං කිරීමට ඉතා විශාල ශක්තියක් අවශ්‍ය වේ. මේ නිසා න්‍යෂ්ටික විලයනය සිදු වන්නේ ඉතා අධික උෂ්ණත්ව සහ පීඩන තත්ත්ව යටතේ ය. සංයුක්ත නව න්‍යෂ්ටිය, මුල් න්‍යෂ්ටි දෙකේ ස්කන්ධ එකතුවට වඩා අඩු ස්කන්ධයක් ලබා ගනී. එබැවින් විලයනය සිදු වූ පසු ස්කන්ධ වෙනසට අනුරූප අති විශාල ශක්ති ප්‍රමාණයක් නිදහස් වෙයි. නියුක්ලියෝනයකට අවශ්‍ය බන්ධන ශක්තිය නිකල්-62 දක්වා ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය සමඟ වැඩි වෙයි. සූර්යයා වැනි තාරකා වලට ශක්තිය ලැබෙන්නේ ප්‍රෝටෝන හතරක් විලයනය වී හීලියම් න්‍යෂ්ටියක්, පොසිට්‍රෝන දෙකක්, සහ නියුට්‍රිනෝ දෙකක් සෑදීමේ ප්‍රතික්‍රියාවෙනි. හයිඩ්‍රජන් හීලියම් බවට විලයනය වන පාලිත නොවන ප්‍රතික්‍රියාව තාප න්‍යෂ්ටික ස්ඵෝඨනයකැයි කියනු ලැබේ. මෙම ප්‍රතික්‍රියාව පාලිත තත්ත්ව යටතේ සිදු කර ආර්ථික වශයෙන් ලාභදායී බලශක්ති ජනන ක්‍රමවේදයක් සෙවීම වෙනුවෙන් පර්යේෂණ සිදු කෙරේ.

අපේ සූර්යයා ඇතුලු සියලු තාරකා වලින් විහිදෙන ආලෝකය හා ශක්තිය ලැබෙන්නේ ස්වාභාවික න්‍යෂ්ටික විලයන ප්‍රතික්‍රියා වලිනි.

 න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය 

න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනය, න්‍යෂ්ටික විලයනයේ ප්‍රතිවිරුද්ධ ක්‍රියාවලියයි. නිකල්-62 ට වඩා ස්කන්ධයෙන් වැඩි න්‍යෂ්ටි වල නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය ස්කන්ධ ක්‍රමාංකය සමඟ අඩු වේ. එබැවින් බර න්‍යෂ්ටියක් කුඩා න්‍යෂ්ටි දෙකකට (හෝ කීපයකට) කැඩී යාමෙන් ශක්තිය නිදහස් වීම සිදු විය හැකි ය.

ඇල්ෆා ක්ෂය වීම, ස්වයංසිද්ධ න්‍යෂ්ටික විඛණ්ඩනයේ විශේෂ අවස්ථාවකි. මෙම විඛණ්ඩනය ඉතාමත් අසමමිතික වේ. ලැබෙන ඇල්ෆා අංශුවේ ඇති නියුක්ලියෝන ඉතා තදින් බැඳී ඇති බැවින්, බර මූලද්‍රව්‍ය ඇල්ෆා ක්ෂය වීමෙන් විඛණ්ඩනය වීමට වැඩි නැඹුරුවක් දක්වයි.

විඛණ්ඩනයේදී නියුට්‍රෝන විමෝචනය කරන සහ නියුට්‍රෝන අවශෝෂණයෙන් විඛණ්ඩනය සිදු විය හැකි ඉතා බර වැඩි මූලද්‍රව්‍ය වලට, දාම ප්‍රතික්‍රියා යනුවෙන් හැඳින්වෙන ස්වයං-ජ්වලිත ප්‍රතික්‍රියා සිදු කිරීමට හැකි ය. දාම ප්‍රතික්‍රියා පිලිබඳව දැනුම භෞතික විද්‍යාවට ලැබීමට පෙර රසායන විද්‍යාවේ එම සංකල්පය පැවැතුනි. ඇත්ත වශයෙන්ම ගිනි සහ රසායනික ස්ඵෝඨන, රසායනික දාම ප්‍රතික්‍රියා ගණයට අයත් වේ. විඛණ්ඩනයෙන් ජනිත වූ නියුට්‍රෝන උපයෝගී කර ගෙන සිදු කරන විඛණ්ඩන නොහොත් න්‍යෂ්ටික දාම ප්‍රතික්‍රියා, න්‍යෂ්ටික බලශක්ති ජනනයටත්, (ජපානයේ හිරෝෂිමා සහ නාගසාකි යන නගර වලට ඇමරිකා එක්සත් ජනපදය විසින් දෙවන ලෝක යුද සමයේ හෙළූ ආකාරයේ) න්‍යෂ්ටික බෝම්බ සෑදීමටත් යොදා ගනු ලැබේ. යුරේනියම් සහ තෝරියම් වැනි බර මූලද්‍රව්‍ය ස්වයංසිද්ධ විඛණ්ඩනයට ලක් වීමට හැකි වුවද, වැඩි හැකියාවක් පවතින්නේ ඒවා ඇල්ෆා ක්ෂය වීමට ලක් වීමටයි.

නියුට්‍රෝන මඟින් ඇරඹුණු දාම ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදු වීමට, අදාල මූලද්‍රව්‍යෙයේ අවධි ස්කන්ධය එක්තරා අවකාශයක තිබීමත්, වෙනත් අවශ්‍යතා සම්පූර්ණ කර තිබීමත් අවශ්‍ය ය. වසර බිලියන 1.5කට ඉහත අප්‍රිකාවේ ගැබොන් රාජ්‍යයේ ඔක්ලෝ නම් ප්‍රදේශයේ ස්ථාන දෙකක ස්වාභාවික න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියාකාරක තිබී ඇති බව සොයාගෙන ඇත. පෘථිවි හරයෙන් පිටතට විමෝචනය වන තාපයෙන් අඩක් පමණ විකිරණශීලී ක්ෂය වීමෙන් ලැබෙන බව ස්වාභාවික නියුට්‍රිනෝ විමෝචනය මැනීමෙන් පෙනී ගොස් ඇත. කෙසේ වෙතත් මෙම තාපය විඛණ්ඩන දාම ප්‍රතික්‍රියාවකින් ලැබෙන්නේ දැයි නිශ්චිත නැත.

බැර මූලද්‍රව්‍ය නිපදවීම

ප්‍රචලිතව පිලිගත් න්‍යායට අනුව,  මහා පිපිරුම පසු නියුට්‍රෝන, ප්‍රෝටෝන, සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන බඳු උප පරමාණුක අංශු පැවැතිය හැකි තරමට විශ්වයේ උෂ්ණත්වය අඩු විය. මහා පිපිරුමෙන් පසු බහුලවම සෑදුණු අංශූන් වූයේ අද පවා නිරීක්ෂණය කල හැකි ප්‍රෝටෝන සහ ඉලෙක්ට්‍රෝනයි. මේ අංශූන් සම සංඛ්‍යා වලින් සංස්ලේෂණය විය. ප්‍රෝටෝන, ස්වල්ප කාලයකින් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ග්‍රහණය කර ගනිමින් හයිඩ්‍රජන් පරමාණු බවට පත් විය. මහා පිපිරුමේදී සෑදුණු සියලුම නියුට්‍රෝන පාහේ ප්‍රථම විනාඩි 3 තුල හීලියම්-4 පරමාණු සංස්ලේෂණයේදී අවශෝෂණය කර ගන්නා ලදී. විශ්වයේ දැනට ඇති හීලියම් වලින් විශාල කොටසක් මෙසේ සෑදුණු හීලියම් ය (මහා පිපිරුම් න්‍යෂ්ටික සංස්ලේෂණය).

මහා පිපිරුමේදී ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන ගැටීමෙන් හීලියම් වලට වඩා බර මූලද්‍රව්‍ය (ලිතියම්, බෙරිලියම්, සහ සමහර විට බෝරෝන්) ඉතා සුලු ප්‍රමාණ වලින් සංස්ලේෂණය විය. එහෙත් අද අප නිරීක්ෂණය කරන ඊට වඩා බර සියලු මූලද්‍රව්‍ය (පරමාණුක ක්‍රමාංකය 6 වූ කාබන් ට වඩා බර) සංස්ලේෂණය වූයේ තාරකා තුල සිදු වූ විලයන ප්‍රතික්‍රියා පියවර වලිනි. මේ ප්‍රතික්‍රියා වලට ප්‍රෝටෝන-ප්‍රෝටෝන දාමය, කාබන්-නයිට්‍රජන්-ඔක්සිජන් චක්‍රය, සහ ත්‍රිත්ව ඇල්ෆා ක්‍රියාවලිය අයත් වේ. ඊටත් වඩා බර මූලද්‍රව්‍ය තාරකා පරිනාමය වීමේදී සහ සුපර්නෝවා පිපිරීම් වලදී සංස්ලේෂණය විය.

(පරමාණු ක්‍රමාංකනය කල විට) නියුක්ලියෝනයකට බන්ධන ශක්තිය ක්‍රමයෙන් වැඩි වෙමින් අයන් පරමාණුව සඳහා උපරිම අගයක් ගනී. මේ නිසා, විලයනයෙන් ශක්තිය මුක්ත වීම සිදු වන්නේ අයන් පරමාණුවට වඩා බරින් අඩු පරමාණු සෑදෙන විට පමණි. මීට වඩා වැඩි බරින් යුතු මූලද්‍රව්‍ය සෑදීමේදී ශක්තිය අවශෝෂණය වේ. එබැවින් එබඳු බර පරමාණු සෑදෙන්නේ නියුට්‍රෝන අවශෝෂණ ක්‍රියාවලියෙනි. නියුට්‍රෝන වලට ආරෝපණයක් නොමැති නිසා ඒවා න්‍යෂ්ටීන් විසින් පහසුවෙන් අවශෝෂණය කර ගනු ලබයි.k.v.

බාහිර සබැඳි

American Nuclear Society
Boiling Water Reactor Plant, BWR Simulator Program
Annotated bibliography on nuclear physics from the Alsos Digital Library for Nuclear Issues 
Nucleonica ..web driven nuclear science 
Nuclear science wiki 
Nuclear Data Services - IAEA 

මූලාශ්‍ර


ප්‍රවර්ගය:භෞතික විද්‍යාව තුළ සංකල්ප
ප්‍රවර්ගය:න්‍යෂ්ටික තාක්ෂණය
ප්‍රවර්ගය:භෞතික විද්‍යාව