ఎర్నెస్ట్ రూథర్ఫర్డ్
ఆ విధంగా
పరమాణువులో కేంద్రకం అనేది ఉంటుందన్న భావనకి ఊపిరి పోశాడు రూథర్ఫర్డ్. పరమాణువు కేంద్రంలో ఓ సూక్ష్మమైన ‘కేంద్రకం’ (nucleus) ఉంటుందని, దానికి ధన విద్యుదావేశం ఉంటుందని, పరమాణువులోని ప్రోటాన్లు అన్నీ అందులోనే ఉంటాయని రూథర్ఫర్డ్ ఊహించాడు. (ప్రోటాన్లే కాక న్యూట్రాన్లు కూడా అక్కడే ఉంటాయని తరువాత తెలిసింది.) ప్రయోగంలో వెనక్కి తుళ్లే ఆల్ఫా రేణువులు బహుతక్కువ
కనుక పరిమాణంలో కేంద్రకం పరమాణువు
కన్నా చాల చిన్నదై
ఉండాలని అర్థమయ్యింది. కాని పరమాణువులోని ద్రవ్యవాశి లో అధిక భాగం అక్కడే కేంద్రీకృతమై ఉండాలి.
పరమాణువు యొక్క బాహ్య పరిసరాలలో ఋణావేశం గల ఎలక్‌ట్రాన్లు ఉంటాయి. ఇవి చాలా తేలికగా ఉంటాయి కనుక ఆల్ఫా రేణువుల గమనానికి పెద్దగా అడ్డురావు. ప్రోటాన్లు, ఆల్ఫా రేణువులు భారంలో పరమాణువులని పోలి వున్నా, అవి కేవలం పరమాణు కేంద్రకాలు. పరమాణువులో అవి ఆక్రమించే ఘనపరిమాణం ఎంత తక్కువ అంటే, వాటి భారం ఎక్కువే అయినా, వాటిని చివరికి పరమాణ్వంతర రేణువులుగానే (subatomic
particles) పరిగణించాలి.
పరమాణువులో కేంద్రకం ఉంటుందన్న రూథర్ఫర్డ్ భావన పరమాణువు యొక్క అవిభాజ్యత విషయం మీద ప్రశ్నలు తలెత్తేలా చేసింది. పరమాణువు కేంద్రంలో కఠినమైన కేంద్రకం ఉండి దాని చుట్టూ ఎలక్‌ట్రాన్ల మబ్బు క్రమ్ముకుని వుంది. రసాయనిక చర్యలకి ఈ కేంద్రకం
మీద ఏ ప్రభావమూ ఉండదు. కేంద్రకం యొక్క ఈ మారని లక్షణం మూలంగానే 1890ల కి ముందు జరిగిన ప్రయోగాలలో పరమాణువు అవిభాజ్యం అన్న భావన పదే పదే సమర్ధించబడింది.
కాని మామూలు రసాయన చర్యలలో కూడా పరమాణువులో ఒక రకమైన
మార్పు కనిపిస్తుంది. రసాయనిక చర్యలలో ఎలక్‌ట్రాన్ మబ్బు ఇంచుమించు సుస్థిరంగా ఉంటుంది గాని పూర్తిగా కాదు. పరమాణువు యొక్క “ఉపరితలం” వద్ద ఉండే ఎలక్‌ట్రాన్లని సులభంగా తొలగించొచ్చు. లేదా అక్కడ సులభంగా ఎలక్‌ట్రాన్లని చొప్పించొచ్చు. ఆ విధంగా మూడు తరాల రసాయన శాస్త్రవేత్తలని ఇబ్బంది పెట్టిన సమస్య – అయాన్లు అంటే ఏమిటి అన్న సమస్య – చివరికి పరిష్కరించబడింది.
కేంద్రకం అన్న భావనని స్వీకరించిన తరువాత ఓ కొత్త
ప్రశ్న తలెత్తుతుంది. మూలకానికి, మూలకానికి మధ్య కేంద్రకంలో తేడా ఏంటి?
డాల్టన్ కాలం నుండి కూడా వివిధ పరమాణువుల మధ్య బరువులో తేడాలు ఉంటాయని తెలుసు. అయితే ఈ తేడా
కేంద్రకం స్థాయిలో ఎలా వ్యక్తం అవుతుందో తెలియదు.
X-కిరణాల మీద చేసిన అధ్యయనాలలో ఈ ప్రశ్నకి సమాధానాలు బయటపడసాగాయి. 1909 లో జర్మన్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త మాక్ష్ థెయోడోర్ ఫెలిక్స్ ఫాన్ లోవ్ (1879-1960) స్ఫటికాలని X-కిరణాలతో తాడించే ప్రయోగాలు చేస్తున్నాడు. ఈ మౌలిక ప్రయోగాలలో రెండు ముఖ్యమైన సత్యాలు బయటపడ్డాయి. స్ఫటికాలలో చక్కని క్రమంలో, స్తరాలుగా అమర్చబడ్డ పరమాణువులు ఉంటాయి. వాటి మీద పడ్డ X-కిరణాలు వివిద దిశలలో వికీర్ణం (scatter) చెందుతాయి.
X-కిరణాలు వికీర్ణం చెందే తీరు పరమాణువుల అమరిక మీద ఆధారపడుతుంది.
X-కిరణాల వికీర్ణం చెందే తీరు బట్టి X-కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని కొలవడానికి వీలవుతుంది.
తదనంతరం 1911 లో ఇంగ్లీష్ భౌతికశాస్త్రవేత్త చార్లెస్ గ్లోవర్ బార్క్లా (1877-1944) ఈ ప్రయోగాలలో మరింత లోతుగా వెళ్లాడు. X-కిరణాలు ఒక్కొక్క రకమైన స్ఫటికాన్ని ఒక్కొక్క స్థాయిలో భేదిస్తాయని ఇతడు గుర్తించాడు. స్ఫటిక నుండి వికీర్ణం చెంది వెనక్కు తుళ్లే X-కిరణాలు ఆ పదార్థం యొక్క లక్షణాలని ప్రత్యేకంగా ప్రతిబింబించే ‘లాక్షణిక X-కిరణాలు’ (characteristic
X-rays) అని ఇతడు గుర్తించాడు. మరొక
ఇంగ్లీష్ భౌతిక శాస్త్రవేత్త హెన్రీ గ్విన్ – జఫ్రీస్ మోస్లీ (1887-1915) లోవ్ కనిపెట్టిన విధానాన్ని ఉపయోగించి లాక్షణిక X-కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యాన్ని
కొలవగలిగాడు. స్ఫటికలోని మూలకాల పరమాణు భారం పెరుగుతున్న కొద్ది అందులోంచి వికీర్ణం చెందిన లాక్షణిక X-కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం క్రమంగా తగ్గడం కనిపించింది. పరమాణు భారానికి, తరంగదైర్ఘ్యానికి మధ్య ఈ విలోమ సంబంధం పరమాణు కేంద్రకం యొక్క ధనావేశం మీద ఆధారపడుతుంది అని వాదించాడు మోస్లే. కేంద్రకం యొక్క విద్యుదావేశం ఎంత ఎక్కువగా ఉంటే లాక్షణిక X-కిరణాల తరంగదైర్ఘ్యం అంత
తక్కువగా ఉంటుంది.
(ఇంకా వుంది)
