தனிமங்கள் எப்படித் தோன்றின

• நம் பிரபஞ்சம் தனிமங்களால் (Elements) ஆனது. சிறிய மழைத்துளியிலிருந்து பிரம்மாண்ட மலைகள் வரை அனைத்தும் தனிமங்களால் உருவானவை. பூமியை அலங்கரிக்கும் உயிர்கள்கூடத் தனிமங்களால் கட்டமைக்கப்பட்டவை. தனிமங்கள் இல்லை என்றால் இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் எதுவும் கிடையாது. இத்தகைய சிறப்பு மிக்க தனிமங்கள் எங்கிருந்து உருவாகின?
• பிரபஞ்சத்தில் மொத்தம் 118 வகை தனிமங்கள் இருக்கின்றன. இவற்றில் 92 தனிமங்கள் இயற்கையாக அமைந்தவை. இந்தத் தனிமங்களின் அடிப்படைக் கூறையே நாம் அணுக்கள் என்கிறோம். ஒவ்வோர் அணுவிற்குள்ளும் புரோட்டான்கள், நியூட்ரான்கள் இடம்பெற்றிருக்கும். ஒருதனிமத்தின் வகையை அந்த புரோட்டான் களின் எண்ணிக்கைதான் நிர்ணயிக்கிறது.
• ஒரே ஒரு புரோட்டான் உள்ள தனிமம் ஹைட்ரஜன் என அறியப்படுகிறது. இரண்டு புரோட்டான்கள் இருந்தால் அது ஹீலியமாகிறது. ஆறு புரோட்டான்கள் கார்பன் என்றும் எட்டுப் புரோட்டான்கள் ஆக்சிஜன் என்றும் அறியப்படுகின்றன. இப்படித்தான் ஒவ்வொரு தனிமமும் புரோட்டான்களின் இணைப்பால் உருவாகியுள்ளது.
• ஆனால், புரோட்டான்கள் இணைவது அவ்வளவு சுலபமல்ல. புரோட்டான்கள் நேர்மின்தன்மை (Positive Charge) கொண்டவை. ஒரே மின்தன்மை கொண்ட இரு துகள்கள் இணையாது. காந்தங்களின் ஒரே துருவங்களை அருகில் வைத்தால் விலகிச் செல்லும் அல்லவா? அதுபோல விலகும். அதனால், புரோட்டான்களை இணைப்பது கடினம். ஆனால், அவை இணைந்தால்தான் தனிமங்கள் உருவாகும் அல்லவா? அந்த இணைப்பு வேலையைச் செய்வது அணுவில் உள்ள அணுக்கரு விசை (Nuclear Force).
• ஒரு தனிமத்தின் அணுவில் உள்ள புரோட்டான்கள் அருகருகில் ஒட்டிக்கொண்டு விலகிச் செல்லாமல் இருக்க அணுக்கரு விசைதான் பசைபோலச் செயல்பட்டுப் பிடித்து வைத்துக்கொள்கிறது. அதனால், புரோட்டான்களை இணைத்துத் தனிமத்தை உருவாக்கவும் அணுக்கரு விசை தேவை. ஆனால், இந்த அணுக்கரு விசை செயல்பட நிறைய ஆற்றலும் வெப்பமும் தேவை.
• அண்டப் பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்தபோது கடும் வெப்பம் இருந்தது. அதுதான் முதன்முதலில் தனிமங்கள் உருவாவதற்குச் சூழலாக அமைந்தது. அப்போதுதான் நியூட்ரானும் புரோட்டானும் இணையத் தொடங்கின. முதன்முதலில் ஹைட்ரஜன் தோன்றியது. இரண்டு ஹைட்ரஜன்கள் இணைந்து ஹீலியம் தோன்றியது.
• பெருவெடிப்பு முடிந்தவுடன் அதன் ஆற்றல் அத்தனை திசைகளிலும் பரவத் தொடங்கியது. இதனால், புரோட்டான்களை இணைப்பதற்குப் போதுமான ஆற்றல் ஒரே இடத்தில் குவியவில்லை. எனவே ஹைட்ரஜன், ஹீலியம் ஆகிய இரண்டையும் தாண்டி கனமான தனிமங்கள் உருவாக வாய்ப்பில்லாமல் போனது. அதன்பின் நட்சத்திரங்கள்தாம் புதிய தனிமங்களை உருவாக்கும் வேலையை எடுத்துக் கொண்டன.
• நட்சத்திரங்கள் ஹைட்ரஜன், ஹீலியத்தால் உருவானவை. நட்சத்திரங்களின் உள்ளடுக்கில் தொடர்ந்து அணுக்கரு இணைவு (Nuclear Fusion) நடைபெற்றுக் கொண்டிருக்கிறது. அப்போது உருவாகும் வெப்பமும் ஆற்றலும் புரோட்டான்களை இணைத்து மற்ற சில தனிமங்களை உருவாக்குகின்றன.
• ஹைட்ரஜனும் ஹீலியமும் இணைந்து லித்தியம் உருவாகிறது. மூன்று ஹீலியம்கள் இணைந்து கார்பன் உருவாகிறது. நான்கு ஹீலியம்கள் இணைந்து ஆக்சிஜன் உருவாகிறது. இப்படியே நாம் தனிம அட்டவணையில் காணும் இரும்பு வரையிலான தனிமங்கள் நட்சத்திரங்களில்தாம் உருவாகின்றன. ஆனால், அதற்கும் மேல் தனிமங்களை உருவாக்குவதற்குப் போதுமான புரோட்டான்களை இணைக்க நட்சத்திர வெப்பமும்கூட போதுமானதாக இருக்காது. இதனால் அதன்பின் தனிமங்களை உருவாக்க நியூட்ரான்கள் உதவுகின்றன.
• அணுக்கருவில் புரோட்டானுடன் இருக்கும் மற்றோர் உப துகள் நியூட்ரான். ஒவ்வொரு தனிமத்தின் அணுவிலும் புரோட்டான்கள் இடம்பெற்றிருக்கும் அதே எண்ணிக்கையில் நியூட்ரான்களும் இருக்கும். ஓர் அணுவில் புரோட்டானைவிட நியூட்ரான்கள் எண்ணிக்கை அதிகமாகும் போது, அந்த அணு நிலைத்தன்மையை இழந்து சிதையத் தொடங்குகிறது. அப்போது அந்த நியூட்ரான், புரோட்டானாக உருமாறுகிறது. இப்போது கூடுதல் புரோட்டான் வந்துவிட்டதால் அந்த அணுவே வேறு தனிமமாக மாறிவிடுகிறது.
• நியூட்ரான்களால் இன்னொரு பயனும் இருக்கிறது. நியூட்ரான்களுக்கு மின்னூட்டம் கிடையாது. இதனால், இரண்டு புரோட்டான்களை இணைப்பதற்குத் தேவைப்படுவதுபோல நியூட்ரான்களை இணைக்க அதிக ஆற்றல் தேவை இல்லை. இதனால், நியூட்ரான்கள் இணைந்து தனிமங்கள் உருவாவதற்கு அதிக நியூட்ரான்கள் இருந்தால் போதும்.
• அண்டத்தில் சில நட்சத்திரங்கள் குறைந்த நிறையைக் கொண்டதாக இருக்கும். அந்த நட்சத்திரங்கள் அழியும் தறுவாயில் ஏராளமான தனித்த நியூட்ரான்கள் உருவாகும். இந்த நியூட்ரான்கள் ஏற்கெனவே நட்சத்திரம் உருவாக்கி வைத்திருக்கும் தனிமங்களின் அணுக்கருவுக்குள் ஈர்க்கப்படும். பிறகு இந்த நியூட்ரான்கள் புரோட்டானாகச் சிதையும்போது கனமான புதிய தனிமம் உருவாகும்.
• இந்தப் புதிய தனிமம் மீண்டும் நியூட்ரான்களை இழுத்து புரோட்டான்களாகச் சிதைந்து அடுத்தடுத்த கனமான தனிமங்களை உருவாக்கிக்கொண்டே இருக்கும். இதனை ‘தாமத நியூட்ரான் கவர்தல்’ என்கிறோம்.
• இதுவே மிகப்பெரிய நட்சத்திரங்கள் வெடித்துச் சிதறும்போது (Super Nova) உருவாகும் நியூட்ரான்கள், ஏராளமான ஆற்றல் வெளியேறுவதன் காரணமாகக் கூட்டாக அணுக்கருவுடன் இணைந்துகொள்ளும். அதன்பின் அவை மொத்தமாகச் சிதையத் தொடங்கும்போது புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கை கிடுகிடுவென அதிகரித்துப் புதிய கனமான தனிமங்கள் உருவாகும். இதனை ‘விரைவு நியூட்ரான் கவர்தல்’ என்கிறோம்.
• சில நேரம் சூப்பர் நோவா வெடிப்பு நிகழும்போது நியூட்ரான் நட்சத்திரம் உருவாகிறது. இது ஏராளமான நியூட்ரான்களைக் கொண்டிருக்கும். இரண்டு நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் அருகருகில் வரும்போது ஈர்க்கப்பட்டு இணைந்து அலை அலையாகத் தனித்த நியூட்ரான்களை வெளியேற்றுகின்றன. இந்த நியூட்ரான்கள் அணுக்கருக்களுடன் இணைந்து சிதையும்போதும் ஏராளமான தனிமங்கள் உருவாகின்றன. இவ்வாறுதான் பிரபஞ்சத்தில் இயற்கையாகக் காணக் கிடைக்கும் அத்தனை கனமான தனிமங்களும் உருவாகிவந்துள்ளன.
• பொதுவாக நட்சத்திரங்களில் அணுக்கரு இணைவு மூலம் உருவாகும் தனிமங்களைக் காட்டிலும் சூப்பர் நோவா வெடிப்பு, நியூட்ரான் நட்சத்திரங்கள் மூலம் உருவாகும் தனிமங்கள் அரிதாகவே நிகழ்கின்றன. அதனால், அவை பூமியிலும் அரிதாகவே காணக் கிடைக்கின்றன. இந்த வகையில் உருவானதால்தான் தங்கம், பிளாட்டினம், ரேடியம் போன்ற தனிமங்கள் அரிய வகையாக அறியப்படுகின்றன. அவற்றின் விலையும் மதிப்பு வாய்ந்ததாக இருக்கிறது.

நன்றி: தி இந்து (31 – 01 – 2024)