ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯು ತುಂಬಾ ಆಸಕ್ತಿದಾಯಕವಾಗಿದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳು ಮೂಲಭೂತವಾಗಿ ಹಲವಾರು ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಮತ್ತು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಅನುಕ್ರಮ ಮತ್ತು ಆಕಾರದೊಂದಿಗೆ ಕಣಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಸಂಕೀರ್ಣ ರಚನೆಗಳಾಗಿವೆ. ಪ್ರತಿಯೊಂದು ಪರಮಾಣುವಿಗೂ ಒಂದು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು (ಧ್ರುವಗಳು), ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು (ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್‌ಗಳು) ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು (ಏಕರೂಪವಾಗಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶ) ಇರುತ್ತದೆ. ವಾಸ್ತವವಾಗಿ, ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಅನುಕ್ರಮವು ಪರಮಾಣು ಐಸೊಟೋಪ್ ಅನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ.
ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯು ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದೆ. ಈ ಕಾನೂನಿನಲ್ಲಿ, ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನಾಶಮಾಡಲು ಅಥವಾ ಸೃಷ್ಟಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಒಂದು ರಾಜ್ಯದಿಂದ ಇನ್ನೊಂದಕ್ಕೆ ಮಾತ್ರ ಬದಲಾಯಿಸಬಹುದು. ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ನಿಯಮವು ಪರಮಾಣು ಮಾತ್ರವಲ್ಲದೆ ಮಾನವರು ಸೇರಿದಂತೆ ಮ್ಯಾಕ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಕ್ ಜಗತ್ತಿಗೆ ಏಕೆ ಅನ್ವಯಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದು ಈಗ ನಿಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ! ಪರಮಾಣುಗಳು ಪ್ರಕೃತಿಯಲ್ಲಿ ಎಲ್ಲೆಡೆ ಕಂಡುಬರುವ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯುತ ಕಣಗಳ ಸಮೂಹಗಳಾಗಿವೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳು (ಪರಮಾಣುಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು) ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳು (ಪರಮಾಣುಗಳ ತಟಸ್ಥ ಚಾರ್ಜ್ಡ್ ಕಣಗಳು) ಗಳಿಂದ ತುಂಬಿರುತ್ತದೆ.
ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್, ನಾವು ಮೇಲೆ ಹೇಳಿದಂತೆ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (ಇದು ತಟಸ್ಥ ಅಂಶ), ಆಮ್ಲಜನಕ (ತಟಸ್ಥವಲ್ಲದ ಅಂಶ), ಸಿಲಿಕಾನ್ (ಎರಡು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಅಂಶ) ಮತ್ತು ಬೆರಿಲಿಯಮ್‌ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ (a ಬೋರಾನ್-ಕಾರ್ಬನ್ ಬಂಧ). ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯು ತುಂಬಾ ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿದೆ, ಅದನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ವಿವಿಧ ವಿಧಾನಗಳನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ಬ್ಯಾರಿಯೋನಿಕ್ ಕಣ ವರ್ಣಪಟಲದ ಬಳಕೆಯಾಗಿದೆ, ಇದರಲ್ಲಿ ಬ್ಯಾರಿಯನ್ ಮೂಲಕ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣದ ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ತರಂಗಾಂತರಗಳ ಹೀರಿಕೊಳ್ಳುವಿಕೆ ಅಥವಾ ವಿತರಣೆಯನ್ನು ವಿಶ್ಲೇಷಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿವಿಧ ರಾಸಾಯನಿಕ ಸಂಯೋಜನೆಯೊಂದಿಗೆ ವಿವಿಧ ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಗುತ್ತದೆ.
ಯಾವುದೇ ಪರಮಾಣು ವಸ್ತುವಿನ ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಅಥವಾ ತೂಕವನ್ನು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆ ಅಥವಾ ಕಣಗಳ ಕಕ್ಷೀಯ ಸಂರಚನೆಗಳಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಸ್ಥಿರತೆಯು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಚಿಪ್ಪುಗಳ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತದೆ. ಉಪಪರಮಾಣು ಕಣಗಳ ಪ್ರಮಾಣಿತ ಮಾದರಿಯಾದ ಜೇಮ್ಸ್ ಕ್ಲರ್ಕ್ ಮ್ಯಾಕ್ಸ್‌ವೆಲ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದ ಹಿಗ್ಸ್ ಬೋಸಾನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಿತು. ಹಿಗ್ಸ್ ಬೋಸಾನ್‌ಗಳು ತುಂಬಾ ಭಾರ ಮತ್ತು ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ.
ಪ್ರತಿ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಹೀಲಿಯಂ ಮತ್ತು ನಿಯಾನ್ ಹಲವಾರು ಅಪರೂಪದ ಐಸೊಟೋಪ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗಳ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯು ಪ್ರತಿಯೊಂದು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಒಂದೇ ಪ್ರೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಬಲ್ಲದು. ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಇರುವ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಅದರ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್‌ಗೆ ಜನ್ಮ ನೀಡಲು ಸಾಕು. ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯು ಎಷ್ಟು ಸಂಕೀರ್ಣವಾಗಿದೆಯೆಂದರೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ವಿವರಣೆಯು ಈ ಲೇಖನದ ವ್ಯಾಪ್ತಿಯನ್ನು ಮೀರಿದೆ.
ರಚನೆಯ ಮಾಪನವನ್ನು ಮೊದಲು 1950 ರ ದಶಕದ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ರೇಡಿಯೋ ವೇವ್ ಸೈನ್ಸ್ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಬಳಸಲಾಯಿತು. ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ರಿಚರ್ಡ್ ಫೆನ್ಮನ್ ಮತ್ತು ಅವರ ತಂಡದ ಈ ಸಂಶೋಧನೆಯು ಸಬ್ಟಾಮಿಕ್ ಕಣಗಳ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದೆ. ನಂತರ, ಇದೇ ಸಂಶೋಧನಾ ತಂಡವು ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ಆಕರ್ಷಣೆಯ ಬಲವನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಯಶಸ್ವಿಯಾಯಿತು ಮತ್ತು ಸ್ಫಟಿಕ ಅಥವಾ ಬಂಡೆಯಾಗಿರಲಿ ಯಾವುದೇ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ವಿಕಾಸಕ್ಕೆ ತೆಗೆದುಕೊಂಡ ಸಮಯವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಹಾಕಲು ಮತ್ತು ದಾಖಲಿಸಲು ಮೊದಲಿಗರಾದರು. ಇದೆಲ್ಲವನ್ನೂ ರೇಡಿಯೋ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ಮಾಡಲಾಯಿತು ಮತ್ತು ಇದು ವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ಹೊಸ ಮತ್ತು ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ವಿಧಾನಗಳಿಗೆ ದಾರಿ ಮಾಡಿಕೊಟ್ಟಿತು.
ಕಳೆದ ದಶಕಗಳಲ್ಲಿ, ಈ ಸಿಗ್ನಲ್‌ಗಳ ಬಳಕೆಯನ್ನು ವಿಭಿನ್ನವಾದ ಆದರೆ ಅಷ್ಟೇ ಮುಖ್ಯವಾದ ತಂತ್ರವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಲಾಯಿತು – ಇಂಡಿಪೆಂಡೆನ್ಸ್ ಪಾರ್ಟಿಕಲ್ ಸೈನ್ಸ್ (IP). ಇದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯಿಂದಾಗಿ ಪರಮಾಣುವಿನ ಅಸಮತೋಲನವನ್ನು ಅಳೆಯುವ ತಂತ್ರವಾಗಿದೆ. ಈ ತಂತ್ರದ ಬಳಕೆಯು ಪರಮಾಣುಗಳು ಸಂಪೂರ್ಣ ಪರಮಾಣು ಆಗಲು ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪರಿಮಾಣಾತ್ಮಕ ಅಳತೆಯನ್ನು ನೀಡಿತು. ಈ ವಿಧಾನವನ್ನು ಬಳಸಿಕೊಂಡು, ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.
ಪರಮಾಣುವಿನ ರಚನೆಯನ್ನು ಅಳೆಯುವ ತಂತ್ರಗಳ ಕುಟುಂಬಕ್ಕೆ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸೇರ್ಪಡೆಯನ್ನು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಪರ್ಟರ್ಬೇಷನ್ ಅನಾಲಿಸಿಸ್ (QPA) ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಮತ್ತು ಅಣುವಿನ ನಡುವೆ ದುರ್ಬಲ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಯು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯ ಸಮಯದ ವಿಕಸನವನ್ನು ಇದು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಕ್ಯೂಪಿಎ ತಂತ್ರವು ದ್ವಿಧ್ರುವಿ ಎಂಬ ಎರಡು-ಕೈ ವ್ಯವಸ್ಥೆಯೊಂದಿಗೆ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಮಯದ ವಿಕಸನವನ್ನು ಅಳೆಯುತ್ತದೆ. ಪ್ರಯೋಗವು ಧ್ರುವೀಯತೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ಅಂತಹ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿದೆ, ಅವುಗಳೆಂದರೆ ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ಸುಕ ಮತ್ತು ತಟಸ್ಥ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಮತ್ತು ಆಮ್ಲಜನಕದ ದ್ರಾವಣದಲ್ಲಿ ಅಣುವು ರೂಪುಗೊಂಡಾಗ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುಗಳು ಹೆಚ್ಚು ಉತ್ಸುಕವಾದಾಗ ಅವು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಉಂಗುರ ರಚನೆಗಳ ಪ್ರದೇಶಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುತ್ತವೆ ಎಂದು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲಾಯಿತು. QPA ಮಾಪನವು ನಮಗೆ ಸ್ಥಳ ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಬಂಧಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಅಂತಿಮವಾಗಿ ಇತರ ಅಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಂಧವನ್ನು ರೂಪಿಸುವ ಅಂತಹ ಪರಮಾಣುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಬಗ್ಗೆ ಮಾಹಿತಿಯನ್ನು ನೀಡುತ್ತದೆ.