தனிம வரிசை அட்டவணை முழுமையடைவது சாத்தியமா?

தனிம வரிசை அட்டவணையில் புதிய தனிமம் சேர்க்கப்பட்டு பத்து ஆண்டுகள் ஆகின்றன. அப்போது 113, 115, 117, 118 ஆகிய அணு எண்களைக் கொண்ட தனிமங்கள் அட்டவணையில் இடம்பிடித்தன.

அப்போது, அதன் சர்வதேச மேற்பார்வை அமைப்பு, அரிதான ஒரு செயலை செய்தது. அது, அந்தத் தனிமங்களில் ஒன்றுக்கு உயிருடன் இருக்கும் ஒரு இயற்பியலாளரின் பெயரைச் சூட்டியது.

யுரி ஒகனேசியன் தலைமையிலான ரஷ்ய-அமெரிக்க ஆராய்ச்சிக் குழு, 2002-ஆம் ஆண்டில், ஒகனெசான் என்ற 118-வது தனிமத்தைக் கண்டுபிடித்தது. இந்த முடிவுகளை உறுதிப்படுத்த பல ஆண்டுகள் ஆனது. ஏனெனில் இந்தத் தனிமம் மிக அதிக கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டது, இதுவரை மிகச்சில அணுக்கள் மட்டுமே உருவாக்கப்பட்டுள்ளன.

கடந்த 10 ஆண்டுகளில் ஏன் புதிய தனிமங்கள் எதுவும் சேர்க்கப்படவில்லை? மேலும், தனிம வரிசை அட்டவணை எப்போதாவது முழுமை அடைந்ததாகக் கருதப்படுமா என்பது போன்ற கேள்விகள் தற்போது எழலாம்.

தனிம வரிசை அட்டவணை என்றால் என்ன?

தனிம வரிசை அட்டவணை என்பது அடிப்படையில் வேதியியல் தனிமங்களின் ஒரு வரைபடம் ஆகும். இது அவற்றின் சுருக்கப் பெயர்களான வேதியியல் குறியீடுகள் நிரப்பப்பட்ட பல சதுரங்களைக் கொண்டது. பல ஆண்டுகளாக இது தொடர்ந்து மாற்றி அமைக்கப்பட்டு புதுப்பிக்கப்பட்டு வருகிறது.

ஒரு தனிமம் என்பது ஒரே ஒரு வகை அணுக்களால் மட்டுமே உருவான ஒரு தூயப் பொருளாகும். அணுக்கள் என்பவை பருப்பொருளின் அடிப்படை கட்டுமானத் தொகுதிகள் ஆகும். அவை ஒரு உட்கருவைக் கொண்டுள்ளன.

பொதுவாக இதில் நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட புரோட்டான்களும், மின்னூட்டம் அற்ற நியூட்ரான்களும் இருக்கும். இதைச் சுற்றி எதிர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட எலக்ட்ரான்கள் காணப்படுகின்றன.

தனிம வரிசை அட்டவணையில் உள்ள தனிமங்கள் அனைத்தும் இணைந்துதான் பிரபஞ்சத்தில் நமக்குத் தெரிந்த அனைத்தையும் மட்டுமல்ல, நம்மையும் சேர்த்து உருவாக்குகின்றன.

1800-களின் தொடக்கத்தில், பல தனிமங்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருந்தபோதிலும், அவை எந்த ஒரு முறையான வழியிலும் வரிசைப்படுத்தப்படவில்லை. தனிம வரிசை அட்டவணையின் முன்னோடிகள் பலர் இதை மாற்ற முயன்றனர்.

அவர்களில் ஒருவர் பிரிட்டிஷ் வேதியியலாளர் ஜான் நியூலேண்ட்ஸ். அவர் அணு எடையின் (அணு எவ்வளவு கனமானது என்பதன் அளவு) அடிப்படையில் தனிமங்களை வரிசைப்படுத்தினார்.

அப்போது ஒவ்வொரு எட்டாவது தனிமமும் ஒத்த பண்புகளைக் கொண்டிருப்பதை அவர் கவனித்தார். உதாரணமாக, லித்தியம், சோடியம், பொட்டாசியம் ஆகிய ஒவ்வொன்றும் எட்டு இடங்கள் தள்ளி அமைந்துள்ளன, மேலும் இவை அனைத்துமே நீருடன் இணையும்போது, ஒரே மாதிரியான வினைகளைக் காட்டுகின்றன.

இதை அவர் எண்ம விதி (Law of Octaves) என்று அழைத்தார்.

தனிம வரிசை அட்டவணையின் தந்தை என்று பரவலாக அழைக்கப்படும் ரஷ்ய வேதியியலாளர் டிமிட்ரி மெண்டலீவ், தனிமங்களின் பண்புகள் மீண்டும் மீண்டும் வெளிப்படும் தன்மையை அடிப்படையாகக் கொண்டு, தனிம விதி என்பதை உருவாக்கினார்.

அவர் 1869-ஆம் ஆண்டில் நவீன தனிம வரிசை அட்டவணைக்கான ஒரு கட்டமைப்பை வெளியிட்டார். அதில் தனிமங்கள் அவற்றின் அணு எடையின் அடிப்படையில் வரிசைப்படுத்தப்பட்டிருந்தன.

நியூலேண்ட்ஸின் அட்டவணையைப் போலன்றி, மெண்டலீவ் கண்டறியப்படாத தனிமங்களுக்காகச் சில காலியிடங்களை விட்டுச் சென்றார். அவர் கணித்த அந்தத் தனிமங்கள் பிற்காலத்தில் கண்டுபிடிக்கப்பட்டபோது, அவரது ஆய்வு பெரும் வரவேற்பைப் பெற்றது.

இன்று, தனிம வரிசை அட்டவணையில் உள்ள தனிமங்கள் அவற்றின் அணு எண், அதாவது உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையின் அடிப்படையில் வரையறுக்கப்பட்டு வரிசைப்படுத்தப்படுகிறது. உதாரணமாக, ஹைட்ரஜன் ஒரு புரோட்டானைக் கொண்டுள்ளது, ஒகனெசான் 118 புரோட்டான்களைக் கொண்டுள்ளது.

ஒரே நெடுவரிசையில் உள்ள தனிமங்கள், பிற பொருட்களுடன் வினைபுரியும் விதம் போன்ற ஒத்த வேதியியல் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளன.

அவை உருகுநிலை போன்ற இயற்பியல் பண்புகளிலும் பெரும்பாலும் ஒரு குறிப்பிட்ட முறையையே பின்பற்றுகின்றன. இது அந்தத் தனிமங்கள் எவ்வாறு செயல்படும் என்பதைக் கணிக்க அறிவியலாளர்களுக்கு உதவுகிறது.

உதாரணமாக, பொறியாளர்கள் பாலங்கள் மற்றும் விமானங்களை வடிவமைக்கும்போது, சரியான பொருட்களைத் தேர்ந்தெடுப்பதற்கு இந்தத் தனிம வரிசை அட்டவணையைப் பயன்படுத்துகின்றனர்.

ஒரு புதிய தனிமத்தைக் கண்டறிந்துள்ளதாக ஓர் அறிவியலாளர் நம்பினால், தூய மற்றும் பயன்பாட்டு வேதியியலுக்கான சர்வதேச ஒன்றியம் என்ற சர்வதேச அமைப்பு, அது உண்மையில் இருக்கிறதா மற்றும் அட்டவணையில் இடம்பிடிக்கத் தகுதியானதா என்பதை உறுதிப்படுத்தும். இந்தச் செயல்முறைக்கு பல ஆண்டுகள் ஆகலாம்.

பூமியில் இயற்கையாகக் கிடைக்கும் அனைத்துத் தனிமங்களையும் நாம் கண்டறிந்துவிட்டோம் என்று கருதப்படுகிறது. அட்டவணையின் பெரும்பகுதி இவற்றைக் கொண்டே நிரப்பப்பட்டுள்ளது. அதிக எடையுள்ள தனிமங்கள், இரண்டு இலகுவான தனிமங்களை ஒன்றிணைப்பதன் மூலம் ஆய்வகங்களில் செயற்கையாக உருவாக்கப்பட வேண்டும்.

தொழில்நுட்ப வளர்ச்சியின் உதவியுடன், அறிவியலாளர்களால் மேலும் பல மிகக் கனமான தனிமங்களைத் தொடர்ந்து சேர்க்க முடிந்தது. இருப்பினும், கோட்பாட்டளவில் மனிதர்கள் புதிய தனிமங்களை உருவாக்கத் தொடர்ந்து முயற்சி செய்ய முடியும். இருப்பினும் அது போகப்போக மிகவும் கடினமாகிக்கொண்டே இருக்கிறது.

புதிய தனிமங்களை உருவாக்குதல்

"இன்னும் பெரிய அளவிலான புதிய தனிமங்களை உருவாக்க வேண்டுமானால், ஒப்பீட்டளவில் லேசான தனிமங்களை ஒன்றோடு ஒன்று மோதச் செய்ய வேண்டும். அதனால் உருவாகும் மிகப்பெரிய அளவிலான சைக்ளோட்ரான்கள் அல்லது முடுக்கி கருவிகள் மூலம், நாம் மேலும் மேலும் உயர்ந்த ஆற்றல் நிலைகளை எட்ட வேண்டும்" என்று லண்டன் கிங்ஸ் கல்லூரியின் இமேஜிங் வேதியியல் மற்றும் உயிரியல் துறைத் தலைவர் பேராசிரியர் ஃபில் ப்ளோவர் விளக்குகிறார்.

"தனிமங்கள் அளவில் பெரிதாகவும் அவற்றின் எடை அதிகரித்துக் கொண்டு செல்லும்போது, அந்த உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்களின் காரணமாக அவற்றின் நிலைப்புத்தன்மை படிப்படியாக குறைந்து கொண்டே போகிறது," என்று ப்ளோவர் கூறுகிறார்.

ஒரு உட்கரு நிலைப்புத்தன்மையுடன் இருக்குமா அல்லது நிலையற்றதாக இருக்குமா என்பதை அந்த உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான்கள் மற்றும் நியூட்ரான்களின் விகிதமே தீர்மானிக்கிறது. நேர்மறை மின்னூட்டம் கொண்ட புரோட்டான்கள் இயற்கையாகவே ஒன்றை ஒன்று விலக்கும் தன்மை கொண்டவை, ஆனால் நியூட்ரான்களின் இருப்பு அவற்றை ஒன்றாகப் பிணைத்து வைக்கிறது.

"நீங்கள் மென்மேலும் கனமான தனிமங்களை உருவாக்கும்போது, உட்கருவில் அதிகப்படியான புரோட்டான்களைச் சேர்க்கிறீர்கள். அது சிதைந்துவிடாமல் இருக்க கூடுதல் எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்கள் தேவைப்படுகின்றன," என்று லண்டன் கிங்ஸ் கல்லூரியின் இமேஜிங் மெட்டலோமிக்ஸ் குழுவின் தலைவர் டாக்டர் சின்சியா இம்பெர்டி விளக்குகிறார்.

ஒரு தனிமம் வெவ்வேறு எண்ணிக்கையிலான நியூட்ரான்களுடன் இருக்க முடியும், இத்தகைய மாறுபாடுகள் ஐசோடோப்புகள் என்று அழைக்கப்படுகின்றன. நிலையற்ற ஐசோடோப்புகள் கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டவை, இவை கதிர்வீச்சை வெளியிடுவதன் மூலம் சிதைகின்றன.

"ஈயத்தை (Lead - தனிமம் 82) விட கனமான அனைத்து தனிமங்களுமே கதிரியக்கத் தன்மை கொண்டவை. அவை இயல்பாகவே நிலைப்புத்தன்மை அற்றவை மற்றும் சிதையக்கூடியவை" என்று கார்டிஃப் பல்கலைக்கழக வேதியியலாளரும், இங்கிலாந்தின் வார்விக் பல்கலைக்கழக கௌரவப் பேராசிரியருமான முனைவர் ஜொனாதன் ரூர்க் விளக்குகிறார்.

"அந்தத் தனிமங்களில் ஒன்றின் ஒரு அணுவை நம்மால் உருவாக்க முடிந்தாலும் கூட, அது நீண்ட நேரம் நிலைத்திருக்காது" என்று அவர் கூறுகிறார்.

குறிப்பாக தனிமம் 100-க்கு (பெர்மியம் - Fermium) பிறகு நிலைமை இப்படித்தான் இருக்கும் என்கிறார் இம்பெர்டி. "நீங்கள் ஒரு சில அணுக்களை உருவாக்கும்போது, அவற்றின் இயற்பியல் பண்புகளைப் பற்றி ஒருவேளை சிறிதளவு தெரிந்து கொள்ளலாம். ஆனால் அவற்றால் நடைமுறையில் எந்தப் பயனும் இல்லை," என்று அவர் விளக்குகிறார்.

இருப்பினும், தனிம அட்டவணையை ஒரு புதிய வரிசைக்குக் கொண்டு செல்லும் அடுத்த தனிமங்களைத் தேடும் வேட்டை தொடர்கிறது.

119 மற்றும் 120 ஆகிய அணு எண்களைக் கண்டறிய மேற்கொள்ளப்பட்ட பல முயற்சிகள் இதுவரை தோல்வியுற்றாலும், பல்வேறு ஆராய்ச்சிக் குழுக்கள் தொடர்ந்து முயற்சி செய்து வருகின்றன. இத்தகைய அதீத நிலையில் உள்ள தனிமங்களை ஆராய்வது, அணுக்கள் எவ்வாறு செயல்படுகின்றன, அணுக்கருவின் எல்லைகள் என்ன என்பது குறித்த புதிய புரிதல்களை நமக்கு வழங்கும் என்றும், அணுக்கரு இயற்பியல் கோட்பாடுகளைச் சோதிக்க ஒரு வாய்ப்பாக அமையும் என்றும் அறிவியலாளர்கள் கூறுகின்றனர்.

"நம்மால் அதை உருவாக்க முடியுமா என்று சிந்தித்தால் மட்டும் போதாது, அது மறைந்து போவதற்கு முன்பாக, அதை அர்த்தமுள்ள வகையில் கண்டறிந்து, அதைப் பற்றி சிறிதளவு அறிந்துகொள்ளும் அளவுக்கு நீண்ட காலம் நிலைத்திருக்குமா என்றும் சிந்திக்க வேண்டும்," என்கிறார் இம்பெர்டி.

இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு