smcproject/ml-wiki-sentences huggingface dataset:
വേവ് ഫങ്ഷന്റെ മാപാങ്കത്തിന്റെ വർഗ്ഗം ഒരു സ്ഥലത്തിനടുത്ത് ഇലക്ട്രോണിനെ കണ്ടെത്താനുള്ള സംഭാവ്യതാസാന്ദ്രത നൽകുന്നു.
ദ്വിമാന പെട്ടിയിലെ രണ്ട് ഫെർമിയോണുകളുടെ വേവ് ഫങ്ഷന്റെ ഗ്രാഫ്.
വേവ് ഫങ്ഷൻ എതിർസമമിതിയുള്ളതാണ്‌.
ഇലക്ട്രോണുകൾ അഭിന്നകകണങ്ങളാണ്‌ - അതായത്, ആന്തരികമായ സവിശേഷതകളുപയോഗിച്ച് അവയെ വേർതിരിച്ചറിയുക സാധ്യമല്ല.
അതിനാൽ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളെ പരസ്പരം മാറ്റുകയാണെങ്കിൽ ക്വാണ്ടം വ്യവസ്ഥകളുടെ സ്ഥിതിയിൽ നിരീക്ഷണയോഗ്യമായ വ്യത്യാസങ്ങളുണ്ടാവുക സാധ്യമല്ല.
ഇലക്ട്രോണുകളുൾപ്പെടെയുള്ള ഫെർമിയോണുകളുടെ വേവ് ഫങ്ഷൻ എതിർസമമിതിയുള്ളതാണ്‌.
രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളെ പരസ്പരം മാറ്റുമ്പോൾ വേവ് ഫങ്ഷന്റെ ചിഹ്നം മാറുന്നു.
ψ ( r 1 , r 2 ) = − ψ ( r 2 , r 1 ) .
ഇവിടെ r 1 , r 2 എന്നിവ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ചിഹ്നത്തിൽ വരുന്ന മാറ്റം മാപാങ്കത്തെ ബാധിക്കാത്തതിനാൽ നിരീക്ഷണയോഗ്യമായ പരിമാണമായ സംഭാവ്യതയിൽ വ്യത്യാസം വരുന്നില്ല.
ഫോട്ടോണുകളുൾപ്പെടെയുള്ള ബോസോണുകളിലാകട്ടെ വേവ് ഫങ്ഷൻ സമമിതിയുള്ളതാണ്‌.
വേവ്ഫങ്ഷനുകൾ എതിർസമമിതിയുള്ളവയായതിനാൽ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരേസ്ഥലത്ത് വരുന്ന രീതിയിലുള്ള വേവ് ഫങ്ഷനുകൾക്ക് സംഭാവ്യത പൂജ്യമായിരിക്കും.
ഇതിന്റെ ഫലമാണ്‌ പൗളി അപവർജ്ജന നിയമം - രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഒരിക്കലും ഒരേ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിൽ ആകാൻ സാധിക്കില്ല.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ മിക്ക സ്വഭാവങ്ങളെയും വിശദീകരിക്കാൻ ഈ നിയമത്തിന്‌ സാധിക്കുന്നു.
ഉദാഹരണമായി, ആറ്റത്തിൽ എല്ലാ ഇലക്ട്രോണുകളും ഒരേ ഓർബിറ്റലിൽ നിൽക്കാതെ വ്യത്യസ്ത ഓർബിറ്റലുകളിലാകുന്നത് പൗളി അപവർജ്ജനനിയമത്തിന്റെ ഫലമായാണ്‌.
പ്രതീതകണങ്ങൾ
ശൂന്യത നിരന്തരമായി പ്രതീതകണങ്ങളുടെ (virtual particles) ജോഡികൾ സൃഷ്ടിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നുണ്ടാകാം എന്ന് ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ കരുതുന്നു.
ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡികൾ ഉൾപ്പെടെയുള്ള ഈ ജോഡികൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ഉടനെത്തന്നെ കൂടിച്ചേർന്ന് നശിക്കുന്നു.
കണികാജോഡികളെ സൃഷ്ടിക്കാനാവശ്യമായ ഊർജ്ജവ്യതിയാനം ഹൈസ്ൻബർഗ് അനിശ്ചിതത്വതത്വം അനുവദിക്കുന്ന (Δ E ·Δ t ≥ ħ ) പരിധിക്കുള്ളിലാണ്‌.
ഊർജ്ജവ്യതിയാനവും കണങ്ങൾ നിലനിൽക്കുന്ന സമയവും തമ്മിൽ ഗുണിച്ചാൽ കിട്ടുന്ന വില ħ -ൽ താഴെയായിരിക്കുന്നിടത്തോളം ശൂന്യതയ്ക്ക് ഇതിനാവശ്യമായ ഊർജ്ജം സംഭാവന ചെയ്യാനാകും.
ħ ≈ 6.6 × 10 −16 eV·s ആയതിനാൽ പ്രതീത ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ആയുസ്സ് 1.3 × 10 −21 സെക്കന്റിലും കുറവായിരിക്കും.
പ്രതീത ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡികൾ ഒരു ഇലക്ട്രോണിനടുത്തേക്ക് വരുന്നതിന്റെ രേഖാചിത്രം
ഒരു ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ പ്രതീതജോഡി നിലവിലുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിലുണ്ടെങ്കിൽ പ്രതീതപോസിട്രോൺ യഥാർത്ഥ ഇലക്ട്രോണിലേക്ക് ആകർഷിക്കപ്പെടുകയും പ്രതീത ഇലക്ട്രോൺ വികർഷിക്കപ്പെടുകയും ചെയ്യും.
ഈ പ്രതിഭാസം ശൂന്യതയുടെ പോളറൈസേഷൻ എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇതിന്റെ ഫലമായി ശൂന്യത ഡൈഇലക്ട്രിക് പെർമിറ്റിവിറ്റി 1-ൽ കൂടുതലുള്ള സാധാരണ മാധ്യമങ്ങൾക്ക് സമാനമായി വർത്തിക്കുന്നു.
അതായത്, ഇലക്ട്രോണിന്റെ പ്രകടമായ ചാർജ്ജ് യഥാർത്ഥ ചാർജ്ജിലും കുറവായിരിക്കും.
ഇലക്ട്രോണിൽ നിന്ന് അകന്നുപോകുന്തോറും ഈ വില കുറഞ്ഞുകൊണ്ടുമിരിക്കും.
1997-ൽ ജപ്പാനീസ് കണികാത്വരണിയായ TRISTAN ഈ പ്രതിഭാസം നിരീക്ഷിക്കുകയുണ്ടായി.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്‌ ഷീൽഡിങ്ങ് നൽകാൻ പ്രതീതകണങ്ങൾക്ക് സാധിക്കുന്നു.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ കാന്തികമൊമന്റിന്‌ ബോർ മാഗ്നെറ്റോണിൽ നിന്നുള്ള നേരിയ (0.1 ശതമാനത്തിൽ താഴെ) വ്യത്യാസവും വിശദീകരിക്കാൻ പ്രതീതകണങ്ങൾ സഹായിക്കുന്നു.
കാന്തികമൊമന്റിന്റെ സൈദ്ധാന്തികമായ പ്രവചനവും പരീക്ഷണത്തിലൂടെ കണ്ടെത്തിയ വിലയും തുല്യമാണെന്നുള്ളത് ക്വാണ്ടം വിദ്യുത്ഗതികത്തിന്റെ പ്രധാന നേട്ടങ്ങളിലൊന്നായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു.
ഉദാത്ത ഭൗതികത്തിൽ കോണീയസംവേഗം, കാന്തികമൊമന്റ് എന്നിവ വ്യാപ്തമുള്ള വസ്തുക്കൾക്ക് മാത്രമുള്ള ഗുണങ്ങളാണ്‌.
അതിനാൽ വ്യാപ്തമില്ലാത്ത ഇലക്ട്രോൺ ഈ ഗുണങ്ങളുള്ളതാണെന്നത് സിദ്ധാന്തത്തിലെ പ്രശ്നമായി കണക്കാക്കാപ്പെടാം.
ഈ വിരോധാഭാസത്തിന്റെ വിശദീകരണം പ്രതീതഫോട്ടോണുകളുപയോഗിച്ച് നൽകാം.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിൽ രൂപമെടുക്കുന്ന പ്രതീതഫോട്ടോണുകൾ ഇലക്ട്രോണിനെ zitterbewegung എന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കുന്ന രീതിയിൽ ചലിപ്പിക്കുന്നു.
ഈ ചലനത്തിന്റെ ഫലം പുരസ്സരണമടങ്ങിയ വർത്തുളചലനമാണ്‌ .
സ്പിന്നും കാന്തികമൊമന്റും സൃഷ്ടിക്കുന്നത് ഈ ചലനമാണ്‌.
സ്പെക്ട്രൽ രേഖകളിലെ ലാംബ് ഷിഫ്റ്റും പ്രതീതഫോട്ടോണുകളെ ഉപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാം.
ഇലക്ട്രോൺ തനിക്കുചുറ്റും സൃഷ്ടിക്കുന്ന വൈദ്യുതക്ഷേത്രം ധനചാർജ്ജുള്ള വസ്തുക്കളെ ആകർഷിക്കുകയും ഋണചാർജ്ജുള്ളവയെ വികർഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഈ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ ശക്തി കൂളോം നിയമമുപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താം.
ഇലക്ട്രോണിൽ നിന്നുള്ള ദൂരത്തിന്റെ വർഗ്ഗത്തിന്റെ അനുപാതത്തിൽ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ ശക്തി ക്ഷയിക്കുന്നു.
ചലനാവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്ട്രോൺ ഇതിനു പുറമെ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനും കാരണമാകുന്നു.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൂട്ടത്തോടെയുള്ള ചലനവും കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രതയും തമ്മിലുള്ള ബന്ധം വിശദീകരിക്കുന്ന സമവാക്യമാണ്‌ ആമ്പിയർ-മാക്സ്വെൽ സമവാക്യം.
ഇതിന്റെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വിദ്യുത്കാന്തികപ്രേരണമാണ്‌ വൈദ്യുതമോട്ടോറിന്റെ പ്രവർത്തനത്തിനടിസ്ഥാനം.
ചലിക്കുന്ന ചാർജ്ജുകളുടെ ചുറ്റുമുള്ള വിദ്യുത്കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ തീവ്രത ലിയെനാർഡ്-വീച്ചെർട്ട് പൊടെൻഷ്യൽ ഉപയോഗിച്ച് കണക്കുകൂട്ടാം.
ഈ കണക്കുകൂട്ടലുകൾ പ്രകാശത്തോടടുത്ത വേഗത്തിൽ ചലിക്കുന്ന കണങ്ങളുടെ കാര്യത്തിലും ശരിയായ വിലകളാണ്‌ നൽകുക.
നിരീക്ഷകനിലേക്കുള്ള ദിശയിലെ B തീവ്രതയുള്ള കാന്തികക്ഷേത്രത്തിലൂടെ v പ്രവേഗവുമായി ചലിക്കുന്ന q ചാർജ്ജുള്ള കണത്തിന്റെ പാത.
ഇലക്ട്രോണിന്‌ ഋണചാർജ്ജാണുള്ളതെന്നാൽ അത് മുകളിലേക്ക് വളയുന്നു.
കാന്തികമണ്ഡലത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോൺ ലോറെന്റ്സ് ബലത്തിന്‌ വിധേയമാകുന്നു.
കാന്തികക്ഷേത്രത്തിനും പ്രവേഗത്തിനും ലംബമായ ദിശയിലാണ്‌ ഈ ബലം.
ഇതിന്റെ ഫലമായി ഇലക്ട്രോണിന്റെ പാത ഹെലിക്സ് രൂപത്തിലാകുന്നു.
ത്വരണത്തിന്റെ ഫലമായി ഇലക്ട്രോൺ സിൻക്രോട്രോൺ വികിരണത്തിന്റെ രൂപത്തിൽ ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഊർജ്ജനഷ്ടത്തിന്റെ ഫലമായി ഇലക്ട്രോണിന്റെ വേഗത കുറയുന്നു.
ഇതിന്‌ ഹേതുവായ ബലം അബ്രഹാം-ലോറെന്റ്സ്-ഡിറാക് ബലം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ വിദ്യുത്കാന്തികക്ഷേത്രം തന്നെ അതിൽ ചെലുത്തുന്ന സ്വാധീനമാണ്‌ ഈ ബലത്തിന്‌ കാരണം.
ക്വാണ്ടം വിദ്യുത്ഗതികസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ഫോട്ടോണുകളാണ്‌ കണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വിദ്യുത്കാന്തികപ്രവർത്തനങ്ങളെ വഹിക്കുന്നത്.
ത്വരണത്തിന്‌ വിധേയമാകാത്ത ഇലക്ട്രോണിന്‌ യഥാർത്ഥ ഫോട്ടോണുകളെ വലിച്ചെടുക്കാനോ പുറത്തുവിടാനോ സാധിക്കുകയില്ല.
അപ്രകാരം സംഭവിക്കുന്നത് ഊർജ്ജസംരക്ഷണനിയമത്തിനും സംവേഗസംരക്ഷണനിയമത്തിനും എതിരാകും.
എന്നിരുന്നാലും പ്രതീതഫോട്ടോണുകൾക്ക് രണ്ട് ചാർജ്ജിതകണങ്ങൾക്കിടയിൽ സംവേഗം കൈമാറ്റം ചെയ്യിക്കാനാകും.
ഈ കൈമാറ്റമാണ്‌ കൂളോം ബലത്തിന്‌ കാരണം.
ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിന്റെ പാതയിൽ മറ്റ് ചാർജ്ജുകൾ മൂലം വ്യതിയാനം വരുന്നത് ഊർജ്ജം പുറത്തുവിടുന്നതിന്‌ കാരണമാകാം.
ഇലക്ട്രോണിനെ ത്വരണത്തിന്‌ വിധേയമാക്കുന്നത് ബ്രെംസ്ട്രാലങ് വികിരണം പുറത്തുവിടാൻ കാരണമാകുന്നു.
അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ വൈദ്യുതക്ഷേത്രം മൂലം ഇലക്ട്രോണിന്റെ പാതയിൽ വരുന്ന വ്യതിയാനം ബ്രെംസ്ട്രാലങ് വികിരണത്തിന്‌ കാരണമാകുന്നു.
ഊർജ്ജവ്യത്യാസമായ E 2 − E 1 ഉത്സർജ്ജിക്കപ്പെടുന്ന ഫോട്ടോണിന്റെ ആവൃത്തി നിശ്ചയിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോണും ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണും തമ്മിലുള്ള ഇലാസ്തികഘട്ടനമാണ്‌ കോം‌പ്റ്റൺ വിസരണം .
ഇതിന്റെ ഫലമായി കണങ്ങൾ ഊർജ്ജവും സംവേഗവും പരസ്പരം കൈമാറുന്നു, ഫോട്ടോണിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ വ്യത്യാസം വരുകയും ചെയ്യുന്നു.
തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ വരാവുന്ന കൂടിയ വ്യത്യാസം h / m e c ആണ്‌ - ഇത് കോംപ്റ്റൺ തരംഗദൈർഘ്യം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ കോംപ്റ്റൺ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ വില 2.43 × 10 −12 m .
ആണ്‌ പ്രകാശം ഉയർന്ന തരംഗദൈർഘ്യമുള്ളതാകുമ്പോൾ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലെ വ്യത്യാസം വളരെക്കുറവായിരിക്കും.
പ്രകാശവും ഇലക്ട്രോണുകളും തമ്മിലുള്ള ഇത്തരം പ്രവർത്തനം തോംസൺ വിസരണം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
രണ്ട് ചാർജ്ജിതകണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള വിദ്യുത്കാന്തികപ്രവർത്തനത്തിന്റെ ആപേക്ഷികശക്തി ഫൈൻ സ്ട്രക്ചർ സ്ഥിരാങ്കമുപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താം.
മാനങ്ങളില്ലാത്ത ഈ സ്ഥിരാങ്കം കണങ്ങൾ കോംപ്റ്റൺ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ അകലത്തിലായിരിക്കെയുള്ള വിദ്യുത്സ്ഥിതികോർജ്ജത്തിന്റെയും കണത്തിന്റെ നിശ്ചലോർജ്ജത്തിന്റെയും അനുപാതമാണ്‌.
α എന്ന ചിഹ്നം ഇതിനെ സൂചിപ്പിക്കാനുപയോഗിക്കുന്നു.
ഇതിന്റെ വില 7.297 353 × 10 −3 ആണ്‌, അതായത് ഏതാണ്ട് 1 ⁄ 137 .
ഇലക്ട്രോണുകളും പോസിട്രോണുകളും കൂടിച്ചേരുമ്പോൾ രണ്ടോ അതിലേറെയോ ഗാമ രശ്മി ഫോട്ടോണുകൾ പുറത്തുവിട്ട് അവ നശിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു.
ഇലക്ട്രോണിന്റെയും പോസിട്രോണിന്റെയും സംവേഗം കുറവാണെങ്കിൽ നശീകരണത്തിനുമുമ്പ് അവ പോസിട്രോണിയം ആറ്റമായി മാറാം.
നശീകരണത്തോടനുബന്ധിച്ചുണ്ടാകുന്ന ഗാമ രശ്മി ഫോട്ടോണുകളുടെ ഊർജ്ജം 1.022 MeV ആണ്‌.
അണുകേന്ദ്രം, മറ്റ് ചാർജ്ജിതകണങ്ങൾ എന്നിവയുടെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ ഉന്നതോർജ്ജഫോട്ടോണുകൾക്ക് പെയർ പ്രൊഡക്ഷൻ എന്ന പ്രതിഭാസം വഴി ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡിയായി മാറാനും സാധിക്കും.
വിദ്യുത്ദുർബലപ്രവർത്തനസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോൺ വേവ്ഫങ്ഷന്റെ ഇടംകൈയൻ ഭാഗം ഇലക്ട്രോൺ ന്യൂട്രിനോയുമായി ഒരു വീക് ഐസോസ്പിൻ ദ്വന്ദ്വം നിർമ്മിക്കുന്നു.
W ബോസോൺ വലിച്ചെടുക്കുകയോ പുറത്തുവിടുകയോ ചെയ്തുകൊണ്ട് ചാർജ്ജ്ഡ് കറന്റ് പ്രവർത്തനം വഴി ദ്വന്ദ്വത്തിലെ ഒരംഗത്തിന്‌ മറ്റേ അംഗമായി മാറാനാകും.
W ബോസോണിനും ചാർജ്ജുണ്ട് എന്നതിനാൽ ഈ പ്രവർത്തനത്തിൽ ചാർജ്ജ് സംരക്ഷിക്കപ്പെടുന്നു.
ചാർജ്ജ്ഡ് കറന്റ് പ്രവർത്തനങ്ങളാണ്‌ റേഡിയോആക്റ്റീവ് ആറ്റങ്ങളിലെ ബീറ്റക്ഷയത്തിന്‌ കാരണമാകുന്നത്.
Z ബോസോണിന്റെ കൈമാറ്റം വഴി ഇലക്ട്രോണിനും ഇലക്ട്രോൺ ന്യൂട്രിനോയ്ക്കും ന്യൂട്രൽ കറണ്ട് പ്രവർത്തനത്തിലും പങ്കെടുക്കാം.
ഇതാണ്‌ ന്യൂട്രിനോ-ഇലക്ട്രോൺ ഇലാസ്തികവിസരണത്തിന്‌ കാരണം.
ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും ഹൈഡ്രജന്റെ ആദ്യത്തെ ചില അറ്റോമിക ഓർബിറ്റലുകളുടെ രേഖാചിത്രം.
നിറം സംഭാവ്യതാസാന്ദ്രതയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു.
ഇലക്ട്രോണുകൾ അണുകേന്ദ്രവുമായി കൂളോം ബലം വഴി ബന്ധിതമാകാം.
ഒരു അണുകേന്ദ്രവുമായി ബന്ധിതമായ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കൂട്ടമാണ്‌ ആറ്റം.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണവും അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ചാർജ്ജും വ്യത്യസ്തമാണെങ്കിൽ അത്തരം ആറ്റങ്ങളെ അയോണുകൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ബന്ധിതമായ ഇലക്ട്രോണിന്റെ തരംഗസ്വഭാവം അറ്റോമിക് ഓർബിറ്റൽ എന്ന ഫങ്ഷൻ വഴി വിശദീകരിക്കുന്നു.
ക്വാണ്ടം സംഖ്യകളുടെ ഒരു കൂട്ടമാണ്‌ അറ്റോമിക ഓർബിറ്റുകളെ പൂർണ്ണമായി നിർവചിക്കുന്നത്.
ഊർജ്ജം, കോണീയസംവേഗം, കോണീയസംവേഗത്തിന്റെ പ്രൊജക്ഷൻ എന്നിവയാണ്‌ ഈ ക്വാണ്ടം സംഖ്യകൾ കൊണ്ടുദ്ദേശ്യം.
അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഈ പരിമാണങ്ങൾക്ക് നിശ്ചിത വിലകളേ ഉണ്ടാകൂ.
പൗളി അപവർജ്ജനനിയമമനുസരിച്ച് ഒരു ഓർബിറ്റലിൽ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾക്കേ നിലനിൽക്കാനാകൂ - അവയുടെ സ്പിൻ ക്വാണ്ടം സംഖ്യ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കുകയും വേണം.
ഊർജ്ജവ്യത്യാസങ്ങൾക്ക് തുല്യമായ ഊർജ്ജമുള്ള ഫോട്ടോണുകൾ ഉത്സർജ്ജിക്കുകയോ ആഗിരണം ചെയ്യുകയോ വഴി ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ഒരു ഓർബിറ്റലിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറാനാകും.
കണങ്ങളുമായുള്ള ഘട്ടനങ്ങൾ, ഓഗർ പ്രഭാവം എന്നിവ വഴിയും ഓർബിറ്റൽ മാറ്റം സംഭവിക്കാം.
ആറ്റത്തിൽ നിന്ന് പുറത്തുകടക്കണമെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണിന്‌ ബന്ധനോർജ്ജത്തിലധികം ഊർജ്ജം ലഭിക്കേണ്ടതായുണ്ട്.
ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവത്തിൽ ഇലക്ട്രോൺ ആറ്റത്തിന്റെ അയണീകരണ ഊർജ്ജത്തിലുമേറെ ഊർജ്ജമുള്ള ഫോട്ടോൺ ആഗിരണം ചെയ്യുമ്പോൾ ഇതാണ്‌ സംഭവിക്കുന്നത്.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കോണീയസംവേഗം ക്വാണ്ടൈസ്ഡ് ആണ്‌ - അതായത്, ഇതിന്‌ നിശ്ചിതവിലകളേ സ്വീകരിക്കാനാകൂ.
ഇലക്ട്രോണിന്‌ ചാർജ്ജുള്ളതിനാൽ കോണീയസംവേഗത്തിന്‌ സമാന്തരമായ കാന്തികമൊമന്റും അതിനുണ്ട്.
ആറ്റത്തിന്റെ കാന്തികമൊമന്റ് ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെയും ഓർബിറ്റൽ, സ്പിൻ കാന്തികമൊമന്റുകളുടെ തുകയാണ്‌.
ഇതിൽ അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ കാന്തികമൊമന്റ് ഇലക്ട്രോണുകളുടേതുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ വളരെ ചെറുതാണ്‌.
ഒരേ ഓർബിറ്റലിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളുടെ കാന്തികമൊമന്റുകൾ പരസ്പരം റദ്ദാക്കുന്നു.
ക്വാണ്ടം ബലതന്ത്രത്തിന്റെ നിയമങ്ങൾക്ക് വിധേയമായുള്ള വിദ്യുത്കാന്തികപ്രവർത്തനങ്ങളാണ്‌ രാസബന്ധനങ്ങൾക്ക് കാരണമാകുന്നത്.
ആറ്റങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണുകളെ പങ്കുവയ്ക്കുകയോ കൈമാറുകയോ ചെയ്യുമ്പോഴാണ്‌ ശക്തിയേറിയ രാസബന്ധനങ്ങൾ രൂപം കൊള്ളുന്നത്.
ഇങ്ങനെ തന്മാത്രകൾ രൂപമെടുക്കുന്നു.
ഒരു തന്മാത്രയുടെ ഭാഗമായ ഇലക്ട്രോണുകൾ വിവിധ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ വിദ്യുത്കാന്തികക്ഷേത്രങ്ങളുടെ സ്വാധീനത്തിൽ വരുന്നു.
സ്വതന്ത്ര ആറ്റങ്ങളിൽ അറ്റോമിക് ഓർബിറ്റലുകളിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതിന്‌ സമാനമായി തന്മാത്രകളിൽ മോളിക്യുലാർ ഓർബിറ്റലുകളിലാണ്‌ ഇവ സ്ഥിതിചെയ്യുക.
ഇലക്ട്രോൺ ജോടികളുടെ സാന്നിദ്ധ്യം തന്മാത്രകളുടെ ഘടനയിലെ പ്രധാന ഘടകമാണ്‌.
വിപരീത സ്പിന്നുകളുള്ളതും പൗളി അപവർജ്ജനനിയമമനുസരിച്ചുകൊണ്ടുതന്നെ ഒരേ ഓർബിറ്റലിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നതുമായ രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകളാണ്‌ ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ജോഡിയിലുണ്ടാവുക.
വിവിധ മോളിക്യുലാർ ഓർബിറ്റലുകളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സംഭാവ്യതാസാന്ദ്രത വിവിധതരത്തിലായിരിക്കും.
ഉദാഹരണമായി, ബോണ്ടഡ് ജോഡികളിൽ അണുകേന്ദ്രങ്ങൾക്ക് അടുത്താണ് ഇലക്ട്രോണിനെ കണ്ടെത്താൻ കൂടുതൽ സംഭാവ്യത.
എന്നാൻ നോൺ-ബോണ്ടഡ് ജോഡികളിലാകട്ടെ ഇലക്ട്രോണുകളെ അണുകേന്ദ്രങ്ങൾക്ക് കൂടുതൽ ദൂരെ കണ്ടെത്താനാണ്‌ സംഭാവ്യതയേറെയും.
ചാലകത ഇടിമിന്നൽ എന്നത് അടിസ്ഥാനപരമായി ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ഒഴുക്കാണ്‌.
മിന്നലിനാവശ്യമായ പൊട്ടൻഷ്യൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത് ട്രൈബോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം വഴിയാകാം.
ഒരു വസ്തുവിൽ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ ധനചാർജ്ജിനെ റദ്ദാക്കാനാവശ്യമായത്ര ഇലക്ട്രോണുകൾ ഇല്ലാതിരിക്കുകയോ ആവശ്യത്തിലധികം ഇലക്ട്രോണുകൾ ഉണ്ടായിരിക്കുകയോ ചെയ്യുമ്പോൾ അത് ആകെപ്പാടെ ചാർജ്ജിതമാകുന്നു.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം ആവശ്യത്തിലധികമാകുമ്പോൾ ഋണചാർജ്ജും ആവശ്യത്തിൽ കുറവാകുമ്പോൾ ധനചാർജ്ജുമാണ്‌ വസ്തുവിന്‌ ലഭിക്കുക.
ട്രൈബോസ്കോപിക് പ്രഭാവം വഴി ഉരസുന്നതിന്റെ ഫലമായി വസ്തുക്കൾ ചാർജ്ജിതമാകാം.
ശൂന്യതയിൽ സ്വതന്ത്രമായി ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകൾ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളും ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ സ്വഭാവമാണ്‌ കാണിക്കുക.
യഥാർത്ഥത്തിൽ, നാം ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകൾ എന്ന് സാധാരണ വിളിക്കുന്ന കണങ്ങൾ ക്വാസി-ഇലക്ട്രോണുകളാണ്‌.
അവയ്ക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളുടേതിന്‌ സമാനമായ വൈദ്യുതചാർജ്ജ്, സ്പിൻ, കാന്തികമൊമന്റ് എന്നിവ ഉണ്ടാകുമെങ്കിലും പിണ്ഡം വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.
ശൂന്യതയിലെയും ലോഹങ്ങളിലെയും ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾ ചലിക്കുമ്പോൾ അവ ചാർജ്ജിന്റെ ഒഴുക്കായ വൈദ്യുതിക്ക് കാരണമാകുന്നു.
ഇത് കാന്തികക്ഷേത്രവും സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
വൈദ്യുതി കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ സൃഷ്ടിക്ക് കാരണമാകുന്നതുപോലെ ചലിക്കുന്ന കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്‌ വൈദ്യുതിയും സൃഷ്ടിക്കാൻ സാധിക്കും.
ഈ പ്രഭാവങ്ങളെല്ലാം മാക്സ്വെൽ സമവാക്യങ്ങളുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാനാകും.
ഒരു നിശ്ചിത താപനിലയിൽ ഓരോ പദാർത്ഥത്തിനും നിശ്ചിത വൈദ്യുതചാലകതയുണ്ടാകും .
പൊടൻഷ്യലിനനുസരിച്ച് വൈദ്യുതി വ്യത്യാസപ്പെടുന്നത് ചാലകതയനുസരിച്ചാണ്‌.
ചെമ്പ് , സ്വർണ്ണം മുതലായ ലോഹങ്ങൾ വൈദ്യുതിയുടെ നല്ല ചാലകങ്ങളാണ്‌.
സ്ഫടികം , ടെഫ്ലോൺ മുതലായ വസ്തുക്കളാകട്ടെ അചാലകങ്ങളുമാണ്‌ .
ഡൈഇലക്ട്രിക് പദാർത്ഥങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു എന്നതിനാൽ അവ അചാലകങ്ങളായി വർത്തിക്കുന്നു.
ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോൺ ബാൻഡ് ഘടന ഇലക്ട്രോണുകളെ ഫ്രീ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് സമാനമാക്കുന്നു.
ഇവ പ്രത്യേക അണുകേന്ദ്രവുമായി ബന്ധിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നില്ല എന്നതിനാൽ വൈദ്യുതക്ഷേത്രത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യത്തിൽ അവ ഫെർമി വാതകങ്ങളെപ്പോലെ വർത്തിക്കുകയും ഇലക്ട്രോണുകൾ സ്വതന്ത്രമായി ലോഹത്തിൽ നീങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു.
അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ ചാലകത ഈ രണ്ട് പരിധികൾക്കിടയിലാണ്‌.
ഇലക്ട്രോണുകളും ആറ്റങ്ങളും തമ്മിൽ നിരന്തരം നടക്കുന്ന ഘട്ടനങ്ങൾ മൂലം ചാലകങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ശരാശരി പ്രവേഗം സെക്കന്റിൽ മില്ലിമീറ്ററുകൾ മാത്രമാണ്‌.
എന്നാൽ ചാലകത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗത്ത് വൈദ്യുതിയിൽ വരുന്ന മാറ്റങ്ങൾ മറ്റു ഭാഗങ്ങളിലെ വൈദ്യുതിയിൽ മാറ്റം വരുത്തുന്ന വേഗം പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ 75 ശതമാനത്തോളം വരും.
വൈദ്യുതസിഗ്നലുകൾ തരംഗരൂപത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നതിനാലാണിത്.
തരംഗങ്ങളുടെ വേഗം മാധ്യമത്തിന്റെ ഡൈഇലക്ട്രിക് സ്ഥിരാങ്കത്തെ ആശ്രയിച്ചാണിരിക്കുന്നത്.
ഡീലോക്കലൈസ്ഡ് ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് ആറ്റങ്ങൾക്കിടയിൽ താപം വഹിക്കാൻ കഴിയുമെന്നതിനാൽ ലോഹങ്ങൾ നല്ല താപചാലകങ്ങളാണ്‌.
വിദ്യുത്ചാലക്തയിൽ നിന്ന് വ്യത്യസ്തമായി താപചാലകത താപനിലയെ കാര്യമായി ആശ്രയിക്കുന്നില്ല.
ഗണിതപരമായി ഇതിനെ വീഡെമാൻ-ഫ്രാൻസ് നിയമമുപയോഗിച്ച് വിശദീകരിക്കാം.
താപചാലകതയുടെയും വിദ്യുത്ചാലകതയുടെയും അനുപാതം താപനിയയുടെ വർഗ്ഗത്തിന്‌ ആനുപാതികമാണെന്ന് ഈ നിയമം പറയുന്നു.
ലോഹപരലിൽ താപോർജ്ജം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ക്രമമില്ലായ്മ വൈദ്യുതപ്രതിരോധം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.
ഇതിന്റെ ഫലമായി വൈദ്യുതി താപനില്ലയ്ക്കനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്നു.
ക്രിട്ടിക്കൽ താപനില എന്നു വിളിക്കുന്ന ഒരു താപനിലയിലും താഴെ തണുപ്പിക്കുകയാണെങ്കിൽ പദാർത്ഥങ്ങൾക്ക് അവസ്ഥാന്തരം വരുകയും അവയുടെ വൈദ്യുതപ്രതിരോധം പൂർണ്ണമായി ഇല്ലാതാവുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഈ പ്രതിഭാസത്തെ അതിചാലകത എന്ന് വിളിക്കുന്നു.
ഇലക്ട്രോൺ ജോഡികൾ ബോസ്-ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലേക്ക് മാറുന്നതാണ്‌ ബി.സി.എസ്. സിദ്ധാന്തത്തിൽ ഇതിന്റെ വിശദീകരണം.
ഫോണോണുകൾ വഴി ഈ കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ ചലനം പരലിന്റെ വൈബ്രേഷനുകളുമായി കപ്പിൾ ചെയ്യുന്നു.
ഇതിന്റെ ഫലമായി, ആറ്റങ്ങളുമായി സാധാരണ നടക്കുന്ന വൈദ്യുതപ്രതിരോധത്തിന്‌ ഹേതുവായ ഘട്ടനങ്ങൾ ഒഴിവാകുന്നു.
(കൂപ്പർ ജോഡികളുടെ ആരം ഏതാണ്ട് 100 നാനോമീറ്ററാണ്‌. അതിനാൽ അവയ്ക്ക് പരസ്പരം കവിഞ്ഞുകിടക്കാം.) എന്നാൽ ഉയർന്ന താപനിലയിലെ അതിചാലകങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാൻ ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്‌ സാധിക്കില്ല.
ലോഹങ്ങൾക്കുള്ളിലെ ക്വാസികണങ്ങളായ ഇലക്ട്രോണുകൾ കേവലപൂജ്യത്തോടടുത്ത താപനിലയിൽ ഇടുങ്ങിയ സ്ഥലത്ത് ഒതുക്കപ്പെട്ടാൽ സ്പൈനോൺ , ഹോളോൺ എന്നീ ക്വാസികണങ്ങളായി വിഘടിച്ചാലെന്നപോലെ വർത്തിക്കുന്നു.
സ്പൈനോണിന്‌ സ്പിന്നും കാന്തികമൊമന്റുമുണ്ടാകും; ഹോളോണിനാകട്ടെ, വൈദ്യുതചാർജ്ജും.
ചലനവും ഊർജ്ജവും
ഐൻസ്റ്റൈന്റെ വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണിന്റെ വേഗം പ്രകാശപ്രവേഗത്തോടടുക്കുമ്പോൾ നിരീക്ഷകന്‌ ആപേക്ഷികമായി അതിന്റെ പിണ്ഡം വർദ്ധിക്കുന്നു.
അതായത്, ഇലക്ട്രോണിന്റെ വേഗം കൂടുതോറും അതിനെ ത്വരണത്തിന്‌ വിധേയമാക്കുക കൂടുതൽ വിഷമകരമാകുന്നു.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ വേഗം ശൂന്യതയിലെ പ്രകാശപ്രവേഗത്തിന്‌ വളരെയടുത്തെത്താമെങ്കിലും തുല്യമാകാനാവില്ല.
എന്നിരുന്നാലും, പ്രകാശവേഗം ശൂന്യതയിലേതിന്റെ ചെറിയൊരു ഭാഗം മാത്രമായ ജലം പോലുള്ള മാധ്യമങ്ങളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് പ്രകാശത്തെക്കാൾ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കാനാകും.
ഇത്തരം ഇലക്ട്രോണുകൾ മാധ്യമവുമായി പ്രവർത്തിച്ച് ചെറ്യെൻ‌കോഫ് വികിരണം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.
ലോറന്റ്സ് ഘടകത്തിന്റെ ഗ്രാഫ്.
നിശ്ചലവസ്തുക്കളിൽ ഈ ഘടകത്തിന്റെ വില ഒന്നാണ്‌.
വേഗം വർദ്ധിച്ച് പ്രകാശവേഗത്തോടടുക്കുമ്പോൾ വില അനന്തമായി മാറുന്നു.
വിശിഷ്ട ആപേക്ഷികത മൂലമുള്ള പ്രഭാവങ്ങൾ ലോറന്റ്സ് ഘടകത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു.
ഇതിന്റെ വില γ = 1 / 1 − v 2 / c 2 {\displaystyle \scriptstyle \gamma =1/{\sqrt {1-{v^{2}}/{c^{2}}}}} ആണ്‌.
v പ്രവേഗത്തോടെ ചലിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഗതികോർജ്ജം K e = ( γ − 1 ) m e c 2 , {\displaystyle \displaystyle K_{e}=(\gamma -1)m_{e}c^{2},}
ഉദാഹരണമായി, സ്റ്റാൻഫോർഡ് രേഖീയത്വരണിക്ക് ഇലക്ട്രോണുകളെ 51 GeV ഊർജ്ജം വരെ ത്വരിതപ്പെടുത്താനാകുന്നു ആതായത്, ലോറന്റ്സ് ഘടകത്തിന്റെ വില 1,00,000 വരെ.
ഇത്തരം ഇലക്ട്രോണിന്റെ ആപേക്ഷികതയനുസരിച്ചുള്ള സംവേഗം ഉദാത്തബലതന്ത്രം പ്രവചിക്കുന്നതിന്റെ 1,00,000 ഇരട്ടിയായിരിക്കും.
ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് തരംഗസ്വഭാവമുള്ളതിനാൽ അവയ്ക്ക് വേഗമനുസരിച്ച് വ്യത്യാസപ്പെടുന്ന ഡി ബ്രോളി തരംഗദൈർഘ്യമുണ്ട് .
ഇതിന്റെ വില λ e = h / p ആണ്‌ (ഇവിടെ h പ്ലാങ്ക് സ്ഥിരാങ്കവും p ഇലക്ട്രോണിന്റെ പ്രവേഗവുമാണ്‌).
51 GeV ഊർജ്ജമുള്ള മേൽപറഞ്ഞ ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഡി ബ്രോളി തരംഗദൈർഘ്യം ഏതാണ്ട് 2.4 × 10 −17 മീ ആണ്‌.
അണുകേന്ദ്രത്തെക്കാൾ ചെറിയ ഘടനകളെക്കുറിച്ച് പഠിക്കാൻ ഈ തരംഗദൈർഘ്യം പര്യാപ്തമാണ്‌.
രൂപവത്കരണം ഫോട്ടോണും അണുകേന്ദ്രവും തമ്മിലുള്ള ഘട്ടനത്തിന്റെ ഫലമായി നടക്കുന്ന പെയർ പ്രൊഡക്ഷൻ
പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആദിമാവസ്ഥ വിവരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തങ്ങളിൽ ഏറ്റവുമധികം അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് മഹാവിസ്ഫോടന സിദ്ധാന്തം ആണ്.
മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനുശേഷമുള്ള ആദ്യത്തെ മില്ലിസെക്കന്റ് സമയം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ താപനില നൂറ് കോടി കെൽവിനും മുകളിലായിരുന്നു.
ഫോട്ടോണുകൾക്ക് മെഗാ ഇലക്ട്രോൺ വോൾട്ട് കണക്കിന്‌ ഊർജ്ജവുമുണ്ടായിരുന്നു.
ഈ ഊർജ്ജം പരസ്പരഘട്ടനങ്ങൾ വഴി ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡികളെ സൃഷ്ടിക്കാൻ പര്യാപ്തമായിരുന്നു, γ + γ ⇋ e + + e − , {\displaystyle \gamma +\gamma \leftrightharpoons \mathrm {e} ^{+}+\mathrm {e} ^{-},}
പോസിട്രോൺ-ഇലക്ട്രോൺ ജോഡികൾ ഘട്ടനത്തിന്റെ ഫലമായി ഗാമ വികിരണം പുറപ്പെടുവിച്ച് നശിക്കുകയും ചെയ്തു.
ഈ സമയത്ത് ഇലക്ട്രോണുകളും പോസിട്രോണുകളും സമീകരണത്തിൽ (equilibrium) നിലകൊണ്ടു.
പതിനഞ്ച് സെക്കന്റിന്‌ ശേഷം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ താപനില ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ ജോഡികളുടെ രൂപവത്കരണം സാധ്യമാക്കുന്ന നിലയിലും താഴ്ന്നു.
ബാക്കിയായ ഇലക്ട്രോണുകളിലും പോസിട്രോണുകളിലും ഭൂരിഭാഗവും പരസ്പരം കൂട്ടിയിടിച്ച് നശിച്ചു.
ഇതിന്റെ ഫലമായി പ്രപഞ്ചത്തെ അല്പസമയത്തേക്കുകൂടി ചൂടാക്കാൻ പര്യാപ്തമായ ഗാമ വികിരണങ്ങൾ പുറത്തുവന്നു.
ലെപ്റ്റോജെനെസിസിന്റെ ഫലമായി പോസിട്രോണുകളെക്കാൾ ഇലക്ട്രോണുകളാണ്‌ രൂപം കൊണ്ടത്.
എന്നാൽ ഇതിന്റെ കാരണം വ്യക്തമല്ല.
ഇതുമൂലം ആദ്യമുണ്ടായിരുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളിൽ നൂറുകോടിയിലൊരു ഭാഗത്തോളം ഘട്ടനങ്ങളെ അതിജീവിച്ചു.
ഈ ആധിക്യം പ്രോട്ടോണുകൾക്ക് ആന്റിപ്രോട്ടോണുകളുമായുണ്ടായിരുന്ന ആധിക്യവുമായി പൊരുത്തപ്പെട്ടതിനാൽ (ഇത് ബാരിയോൺ അസമമിതി എന്നറിയപ്പെടുന്നു) പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ മൊത്തം ചാർജ്ജ് പൂജ്യമായിരുന്നു.
ബാക്കിയായ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും പരസ്പരപ്രവർത്തനത്തിൽ ഏർപ്പെട്ടു.
ഈ പ്രക്രിയ ന്യൂക്ലിയോസിന്തെസിസ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇതിന്റെ ഫലമായി ഹൈഡ്രജൻ, ഹീലിയം, ലിതിയം എന്നിവയുടെ അണുകേന്ദ്രങ്ങൾ രൂപം കൊണ്ടു.
മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്‌ അഞ്ച് മിനിറ്റ് ശേഷമാണ്‌ ഇത് പാരമ്യത്തിലെത്തിയത്..
അവശേഷിച്ച് ന്യൂട്രോണുകൾ ആയിരം സെക്കന്റോളം അർദ്ധായുസ്സോടെ ഋണബീറ്റാക്ഷയത്തിന്‌ വിധേയമായി.
ഈ പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായി ഒരു പ്രോട്ടോണും ഒരു ഇലക്ട്രോണും ഒരു ആന്റിന്യൂട്രിനോയും പുറത്തുവന്നു n ⇒ p + e − + ν ¯ e , {\displaystyle \mathrm {n} \Rightarrow \mathrm {p} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\mathrm {\nu } }}_{\mathrm {e} },}
അടുത്ത മൂന്നോ നാലോ ലക്ഷം വർഷക്കാലം ഇലക്ട്രോണുകൾക്ക് അണുകേന്ദ്രവുമായി ബന്ധിക്കപ്പെടാനാകാത്തത്ര ഊർജ്ജമുണ്ടായിരുന്നു.
ഇതിനുശേഷമുള്ള കാലം റീകോമ്പിനേഷൻ യുഗം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇക്കാലത്ത് ഇലക്ട്രോണുകൾ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുമായി ബന്ധിക്കപ്പെടുകയും പ്രപഞ്ചം വികിരണത്തിന്‌ സുതാര്യമായി മാറുകയും ചെയ്തു.
മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന്‌ ഏതാണ്ട് പത്ത് ലക്ഷം വർഷങ്ങൾക്കുശേഷം നക്ഷത്രങ്ങളുടെ ആദ്യ തലമുറ രൂപമെടുക്കാൻ തുടങ്ങി.
നക്ഷത്രങ്ങളിലെ ന്യൂക്ലിയോസിന്തെസിസിന്റെ ഫലമായി അണുകേന്ദ്രസംയോജനത്തിലൂടെ പോസിട്രോണുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടാനാരംഭിച്ചു.
ഇവ ഉടനടി ഇലക്ട്രോണുകളുമായി കൂടിച്ചേർന്ന് ഗാമ വികിരണം പുറപ്പെടുവിച്ച് നശിച്ചു.
ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തിലുള്ള കുറവും ഇതിനോടനുബന്ധിച്ച് ന്യൂട്രോണുകളുടെ എണ്ണത്തിലുള്ള വർദ്ധനയുമാണ്‌ ഈ പ്രക്രിയയുടെ പരിണതഫലം.
എന്നാൽ നക്ഷത്രപരിണാമത്തിന്റെ ഫലമായി റേഡിയോആക്റ്റീവ് ഐസോടോപ്പുകൾ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയും അവ ബീറ്റക്ഷയത്തിന്‌ വിധേയമായി അണുകേന്ദ്രത്തിൽ നിന്ന് ഇലക്ട്രോൺ ഉത്സർജ്ജിക്കുകയും ചെയ്യാം.
കോബാൾട്ട്-60 ഐസോട്ടോപ് ( 60 Co) ബീറ്റക്ഷയത്തിന്റെ ഫലമായി നിക്കൽ-60 ( 60 Ni) ആയി മാറുന്നത് ഇതിനുദാഹരണമാണ്‌.
കോസ്മിക് രശ്മി ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തിൽ പ്രവേശിച്ചതുമൂലമുണ്ടാകുന്ന കണികാവർഷം
20 സൗരപിണ്ഡത്തിലേറെ വലിപ്പമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങൾ ഗുരുത്വഫലമായുള്ള സങ്കോചം വഴി തമോദ്വാരങ്ങളായി മാറാം.
ഉദാത്തഭൗതികമനുസരിച്ച് ഇവയുടെ ഗുരുത്വാകർഷണമണ്ഡലത്തിൽ നിന്ന് രക്ഷപ്പെടാൻ പ്രകാശത്തിനുപോലുമാകില്ല.
എന്നാൽ ക്വാണ്ടം പ്രഭാവങ്ങൾ മൂലം അവയുടെ ഷ്വാർസ്ചൈൽഡ് ആരത്തിൽ നിന്നും വികിരണങ്ങൾ പുറപ്പെടാം.
ഇത് ഹോക്കിങ് വികിരണം എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
ഇവിടെ ഇലക്ട്രോണുകളും പോസിട്രോണുകളും രൂപം കൊള്ളുന്നുണ്ടാകാം എന്ന് കരുതപ്പെടുന്നു.
ഇലക്ട്രോൺ-പോസിട്രോൺ പ്രതീതജോഡികൾ സംഭവചക്രവാളത്തിനടുത്ത് രൂപം കൊള്ളാം.
ഇങ്ങനെ രൂപമെടുക്കുന്ന ജോഡിയിൽ ഒരംഗം സംഭവചക്രവാളത്തിന്‌ പുറത്തായിരിക്കാൻ സാധ്യതയുണ്ട്.
ഈ പ്രതിഭാസം ക്വാണ്ടം ടണലിങ്ങ് എന്നറിയപ്പെടുന്നു.
തമോദ്വാരത്തിന്റെ ഗുരുത്വാകർഷണക്ഷേത്രത്തിൽ നിന്ന് ഊർജ്ജം സ്വീകരിച്ച് ഈ പ്രതീതകണത്തിന്‌ യഥാർത്ഥകണമായി മാറാനും ബഹിരാകാശത്തേക്ക് വികിരണമായി പുറത്തുപോകാനും സാധിക്കും.
ജോഡിയിലെ രണ്ടാമത്തെ കണത്തിന്‌ ഋണ ഊർജ്ജം ലഭിക്കുകയും തദ്ഫലമായി തമോദ്വാരത്തിന്റെ പിണ്ഡം കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു.
ഈ പ്രക്രിയ തുടരവെ തമോദ്വാരം ബാഷ്പീകരിക്കപ്പെടുകയും ഒടുവിൽ പൊട്ടിത്തെറിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
ബഹിരാകാശത്തുകൂടി സഞ്ചരിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഉന്നതോർജ്ജമുള്ള കണങ്ങളാണ്‌ കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ .
3.0 × 10 20 eV വരെ ഊർജ്ജമുള്ള കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്.
ഇവ ഭൗമാന്തരീക്ഷത്തിലെ ന്യൂക്ലിയോണുകളുമായി ഘട്ടനത്തിലേർപ്പെടുമ്പോൾ ഒരു കണികാവർഷം സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഇങ്ങനെ രൂപം കൊള്ളുന്ന കണങ്ങളിൽപ്പെട്ടവയാണ്‌ പയോണുകൾ .
പയോണുകൾ ക്ഷയിച്ച് മ്യൂഓണുകളെ സൃഷ്ടിക്കുന്നു.
ഭൂമിയിൽ നിന്ന് നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ള കോസ്മിക് കണങ്ങളിൽ പകുതിയിലേറെയും മ്യൂഓണുകളാണ്‌.
മ്യൂഓണുകൾ ക്ഷയിച്ച് ഇലക്ട്രോണുകളും പോസിട്രോണുകളുമായി മാറുന്നു.
ഋണചാർജ്ജുള്ള പയോണിന്റെ പരിണാമം ഇപ്രകാരമാണ്‌ : π − → μ − + ν μ ¯ , {\displaystyle \displaystyle \mathrm {\pi } ^{-}\rightarrow \mathrm {\mu } ^{-}+{\bar {\mathrm {\nu } _{\mathrm {\mu } }}},} μ − → e − + ν ¯ e + ν μ , {\displaystyle \displaystyle \mathrm {\mu } ^{-}\rightarrow \mathrm {e} ^{-}+{\bar {\mathrm {\nu } }}_{\mathrm {e} }+\mathrm {\nu } _{\mathrm {\mu } },} നിരീക്ഷണം ഊർജ്ജമേറിയ ഇലക്ട്രോണുകൾ അന്തരീക്ഷത്തിലേക്കെത്തുന്നതാണ്‌ അറോറയ്ക്ക് പ്രധാന കാരണം.
ഇലക്ട്രോണുകളെ വിദൂരത്തുനിന്ന് നിരീക്ഷിക്കണമെങ്കിൽ അവയുടെ വികിരണോർജ്ജത്തെ നിരീക്ഷിക്കേണ്ടതുണ്ട്.
ഉദാഹരണമായി, നക്ഷത്രകൊറോണ മുതലായ ഉന്നതോർജ്ജപരിസ്ഥിതികളിൽ ഇലക്ട്രോണുകൾ പ്ലാസ്മ രൂപത്തിലാണുണ്ടാകുക.
ഈ പ്ലാസ്മ ബ്രെംസ്ട്രാലങ് വികിരണം പുറപ്പെടുവിക്കുന്നു.
ഫോട്ടോണുകളുടെ ആവൃത്തി അവയുടെ ഊർജ്ജത്തിന്‌ ആനുപാതികമാണ്‌.
ബന്ധിത ഇലക്ട്രോൺ ആറ്റത്തിന്റെ ഒരു ഊർജ്ജസ്ഥിതിയിൽ നിന്ന് മറ്റൊന്നിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ നിശ്ചിത ഊർജ്ജമുള്ള ഫോട്ടോൺ സ്വീകരിക്കുകയോ ഉത്സർജ്ജിക്കുകയോ ചെയ്യും.
ഉദാഹരണമായി, വീതിയേറിയ വർണ്ണരാജിയുള്ള പ്രകാശം ആറ്റങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോവുകയാണെങ്കിൽ പുറത്തുവരുന്ന പ്രകാശത്തിൽ അവശോഷണരേഖകൾ കാണപ്പെടുന്നു.
വിവിധ മൂലകങ്ങളുടെയും തന്മാത്രകളുടെയും അവശോഷണരേഖാശ്രേണികൾ വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും.
ഈ രേഖകളുടെ ശക്തിയും വീതിയും നിരീക്ഷിക്കുന്നത് വസ്തുക്കളുടെ പദാർത്ഥഘടനയും ഭൗതികഗുണങ്ങളും മനസ്സിലാക്കുന്നതിൽ സഹായിക്കുന്നു.
പരീക്ഷണശാലകളിൽ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ പ്രവർത്തനങ്ങൾ കണികാഡിറ്റെക്റ്ററുകളുപയോഗിച്ച് നിരീക്ഷിക്കാം.
ഊർജ്ജം, സ്പിൻ, ചാർജ്ജ് മുതലായ പരിമാണങ്ങളളക്കാൻ ഇവയുപയോഗിച്ച് സാധിക്കും.
പോൾ ട്രാപ്, പെന്നിങ്ങ് ട്രാപ് എന്നിവ ദീർഘസമയത്തേക്ക് ചാർജ്ജിതകണങ്ങളെ ചെറിയ സ്ഥലത്ത് അടക്കിനിർത്താൻ സഹായിക്കുന്നു.
കണികകളെക്കുറിച്ചുള്ള വിവരങ്ങൾ കൂടുതൽ കൃത്യതയോടെ മനസ്സിലാക്കാൻ ഇതുവഴി സാധ്യമാകുന്നു.
പെന്നിങ്ങ് ട്രാപ്പുപയോഗിച്ച് ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ പത്ത് മാസം വരെ അടക്കിനിർത്താനായിട്ടുണ്ട്.
1980-ൽ 11 അക്കങ്ങളുടെ കൃത്യതയോടെ ഇലക്ട്രോണിന്റെ കാന്തികമൊമന്റിന്റെ വില അളക്കാനായി.
അതുവരെ കണ്ടെത്തിയ ഏത് ഭൗതികസ്ഥിരാങ്കത്തെക്കാളും കൃത്യമായിരുന്നു ഈ വില.
സ്വീഡനിലെ ലുണ്ട് സർവകലാശാലയിലെ ഗവേഷകർ 2008 ഫെബ്രുവരിയിൽ ആദ്യമായി ഇലക്ട്രോണിന്റെ ഊർജ്ജവിതരണത്തിന്റെ വീഡിയോ ചിത്രമെടുത്തു.
1 ആറ്റോസെക്കന്റ് മാത്രം നീളുന്ന പ്രകാശഫ്ലാഷാണ്‌ ഇതിനായി ഉപയോഗിച്ചത്.
ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചലനം ആദ്യമായി നിരീക്ഷിക്കാൻ ഇതുവഴി സാധ്യമായി.
ഖരവസ്തുക്കളിലെ ഇലക്ട്രോൺ വിതരണം ആംഗിൾ റിസോൾവ്ഡ് ഫോട്ടോഎമിഷൻ സ്പെക്ട്രോസ്കോപി (ARPES) ഉപയോഗിച്ച് നിരീക്ഷിക്കാം.
ഫോട്ടോഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവമുപയോഗിച്ച് വ്യൂൽക്രമ പരൽ സ്പേസ് അളന്നുകൊണ്ടാണ്‌ ഇത് സാധിക്കുന്നത്.
പദാർത്ഥത്തിനുള്ളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ദിശ, വേഗം, വിസരണം എന്നിവ ARPES ഉപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താം.
കുറിപ്പുകൾ ൧ ഇലക്ട്രോണിന്റെ വൈദ്യുതചാർജ്ജ് മൗലികചാർജ്ജിന്റെ അതേ വിലയും വിപരീതചിഹ്നവും ഉള്ളതാണ്‌.
പ്രോട്ടോണിന്റെ വൈദ്യുതചാർജ്ജ് മൗലികചാർജ്ജായി നിർവചിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു.
൨ ഈ പരിമാണം സ്പിൻ ക്വാണ്ടം സംഖ്യയിൽ നിന്ന് ഈ സമവാക്യമുപയോഗിച്ച് കണ്ടെത്താം S = s ( s + 1 ) ⋅ h 2 π = 3 2 ℏ {\displaystyle {\begin{alignedat}{2}S ={\sqrt {s(s+1)}}\cdot {\frac {h}{2\pi }}\\ ={\frac {\sqrt {3}}{2}}\hbar \\\end{alignedat}}} s = 1 ⁄ 2 .
കാണുക : ൩ Bohr magneton: μ B = e ℏ 2 m e .
{\displaystyle \textstyle \mu _{B}={\frac {e\hbar }{2m_{e}}}.
} ൪ ഉദാത്ത ഇലക്ട്രോൺ ആരം ഈവിധമാണ്‌ കണ്ടെത്തുന്നത് : ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചാർജ്ജ് ഏകമാനമായി ഒരു ഗോളീയവ്യാപ്തത്തിൽ വ്യാപിച്ചിരിക്കുകയാണെന്ന് കരുതുക.
ഗോളത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം മറ്റേതിനെ വികർഷിക്കുമെന്നതിനാൽ ഗോളത്തിന്‌ വിദ്യുത്സ്ഥിതികോർജ്ജമുണ്ടാകും.
ഇത് സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ചുള്ള (E=mc 2 ) ഇലക്ട്രോണിന്റെ നിശ്ചലോർജ്ജത്തിന്‌ തുല്യമാണെന്ന് കരുതുക.