మాక్స్‌ప్లాంక్ క్రీ.శ.1900లో క్వాంటం సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు. ఈ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించిన తర్వాత భౌతిక శాస్త్రంలో జరుగుతున్న అభివృద్ధిని కలిపి ఆధునిక భౌతికశాస్త్రం అంటున్నారు. అందువల్ల మాక్స్‌ప్లాంక్‌ను ఆధునిక భౌతికశాస్త్ర పితామహుడు అని పిలుస్తున్నారు. ఈ సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించినందుకు మాక్స్‌ప్లాంక్‌కు 1918లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
ఆధునిక భౌతికశాస్త్రంలో మనం అధ్యయనం చేసే అంశాల్లో ముఖ్యమైనవి ప్రాథమిక కణాలు (ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు), X − కిరణాలు, కాస్మిక్ కిరణాలు, ఐసోటోప్‌లు, రేడియోధార్మికత, కేంద్రక విచ్ఛిత్తి, కేంద్రక సంలీనం, అణురియాక్టర్‌లు.
పరమాణువు (Atom)
* ఘన, ద్రవ, వాయు పదార్థాలను విభజించినప్పుడు చివరగా మిగిలే కణం పరమాణువు. పరమాణువు నిర్మాణం గురించి జాన్ డాల్టన్ అధ్యయనం చేశారు.
* పరమాణు కేంద్రకాన్ని రూథర్‌ఫర్డ్ కనుక్కున్నారు. పరమాణు కేంద్రకం పరిమాణం ఒక ఫెర్మిగా ఉంటుంది.
1 ఫెర్మి = 10-15 మీ.
* పరమాణు కేంద్రకంలో ధనావేశితాలైన ప్రోటాన్లు, ఎలాంటి ఆవేశం లేని న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి.
* వీటిలో కనీసం ఒక ప్రోటాన్, ఒక న్యూట్రాన్‌ను కలిపి ఒక న్యూక్లియాన్ అని పిలుస్తారు.
* పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ రుణావేశితాలైన ఎలక్ట్రాన్లు పరిభ్రమిస్తుంటాయి.
ఎలక్ట్రాన్ ఆవిష్కరణ (కాథోడ్ కిరణాలు లేదా β - కిరణాల ఆవిష్కరణ)
* ఎలక్ట్రాన్‌ను మొదటి సారిగా ప్లకర్ గుర్తించారు. కానీ జె.జె. థామ్సన్ ఈ కణాన్ని ప్రయోగాత్మకంగా కనుక్కున్నందుకు అతడికి భౌతిక శాస్త్రంలో 1906లో నోబెల్ బహుమతి లభించింది. ఈ కణాన్ని కనుక్కోవడానికి థామ్సన్ ఉత్సర్గనాళాన్ని(Discharge tube) ఉపయోగించారు.
మానవుడు తొలిసారిగా కనుక్కున్న ఈ ప్రాథమిక కణంపై అనేక మంది శాస్త్రవేత్తలు పరిశోధనలు చేసి, దాని ధర్మాలు, ఉపయోగాలను తెలుసుకున్నారు.
ధర్మాలు, ఉపయోగాలు
1) కాథోడ్ కిరణాలకు ఎలక్ట్రాన్ అని పేరు పెట్టిన శాస్త్రవేత్త జాన్‌స్టోనీ. ఎలక్ట్రాన్ నుంచి ఎలక్ట్రిసిటీ, ఎలక్ట్రానిక్స్ అనే పదాలు వచ్చాయి.
2) ఎలక్ట్రాన్లు ఎల్లప్పుడూ రుజు మార్గంలో ప్రయాణిస్తాయని హిటోర్ఫ్ నిరూపించారు.
3) ఈ కణాలు ఎల్లప్పుడూ స్థిరమైన వేగంతో ముందుకు కదులుతాయి.
4) ఒక లోహ పలక ఉపరితలంపైన జింక్ సల్ఫైడ్ లేదా బేరియం ప్లాటినో సైనైడ్ (BPC) లాంటి పదార్థాలతో పూతను పూసి, దానిపై ఎలక్ట్రాన్లు పతనమయ్యేలా చేసినప్పుడు దట్టమైన వెలుగు కనిపిస్తుంది. దీన్ని ప్రతిదీప్తి అంటారు. ఈ ధర్మాన్ని ఆధారంగా చేసుకుని ఎలక్ట్రాన్ల ఉనికిని గుర్తించవచ్చు.
5) ఎలక్ట్రాన్‌కు రుణావేశం ఉంటుందని మొదటిసారిగా పెర్రైన్ గుర్తించారు. కానీ ఈ ఆవేశ విలువను మిల్లికాన్ ప్రయోగాత్మకంగా నిర్ధారించారు.
ఒక ఎలక్ట్రాన్‌కు ఉండే ఆవేశ విలువ e−= 1.602 × 1019 కులూంబ్‌లు
6) ఎలక్ట్రాన్లు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో ఫోటోగ్రఫిక్ ఫిల్మ్‌ను అమర్చినట్లయితే ఆ ఫిల్మ్‌పై ఎలక్ట్రాన్ల ఫోటో ఏర్పడుతుంది. ఈ ధర్మాన్ని ఫోటోగ్రఫిక్ ప్లేటు ప్రభావితం చెందడం అని అంటారు.
7) ఎలక్ట్రాన్లు ప్రయాణిస్తున్న మార్గంలో వాయుస్థితిలో ఉన్న పరమాణువులను ఢీకొని వాటిని అయనీకరణం చెందిస్తాయి.
గమనిక: ఒక పరమాణువు బాహ్య కర్పరంలోని ఎలక్ట్రాన్లను తొలగించడం లేదా అదనంగా ఎలక్ట్రాన్లను చేర్చడాన్ని అయనీకరణం అంటారు. ఈ అయనీకరణం జరగాలంటే ఢీకొనే కణానికి ధనావేశం లేదా రుణావేశం ఉండాలి. తటస్థ ఆవేశం ఉన్న కణాల వల్ల (న్యూట్రాన్లు) అయనీకరణం జరగదు.
8) ఎలక్ట్రాన్ ద్రవ్యరాశి m = 9.11 × 10-31 kg గా ఉంటుంది. కాబట్టి ఇది చాలా తేలికైన కణం. అందువల్ల పదార్థంలో ఎలక్ట్రాన్ ఎక్కువ లోతుకు చొచ్చుకొని వెళుతుంది.
ఈ కణం దృఢమైన లోహాల్లోకి (ప్లాటినం, టంగ్‌స్టన్, మాల్బిడినమ్) చొచ్చుకొని వెళ్లినప్పుడు X - కిరణాలు ఉత్పత్తి అవుతాయి.
9) ఎలక్ట్రాన్ విశిష్ట ఆవేశాన్ని (Specific Charge) జె.జె. థామ్సన్ నిర్ధారించారు.
10) విద్యుత్ క్షేత్రం, అయస్కాంత క్షేత్రాల్లో ఎలక్ట్రాన్ వంగి ప్రయాణిస్తుంది. ఈ ధర్మాన్ని అపవర్తనం (Deflection) చెందడం అంటారు.
11) గమనంలోని ఎలక్ట్రాన్‌కు తరంగ స్వభావం ఉంటుందని జె.జె. థామ్సన్ కుమారుడైన జి.పి.థామ్సన్ కనుక్కున్నందుకు అతడికి నోబెల్ బహుమతి లభించింది. ఈ తరంగ స్వభావం ఆధారంగానే ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాలన్నీ పనిచేస్తున్నాయి.
ఉంటాయని ప్రయోగాత్మకంగా విలియం క్రూక్స్ నిరూపించారు.
ప్రోటాన్
ప్రోటాన్‌ను మొదటిసారిగా గోల్డ్‌స్టెయిన్ గుర్తించారు. దీన్ని రూథర్‌ఫర్డ్ ప్రయోగాత్మకంగా కనుక్కున్నారు.
ధర్మాలు, ఉపయోగాలు
1) ప్రోటాన్ ఆవేశం అనేది ఎలక్ట్రాన్ ఆవేశానికి సమానంగా ఉండి ధన స్వభావాన్ని కలిగి ఉంటుంది. అంటే
e = + 1.602 × 10-19 C
3) విద్యుత్, అయస్కాంత క్షేత్రాల్లో ప్రోటాన్లు వంగి ప్రయాణిస్తాయి.
4) ఈ కణాలు ఫోటోగ్రఫిక్ ప్లేటును ప్రభావితం చేస్తాయి.
5) ప్రోటాన్లు వాయు కణాలను అయనీకరణం చెందిస్తాయి.
6) ప్రోటాన్‌ను హైడ్రోజన్ పరమాణు కేంద్రకంతో సూచిస్తారు. ఈ విశ్వమంతా సూర్యుడు, నక్షత్రాలు లాంటి ప్రోటాన్ కణాలతో (హైడ్రోజన్ అణువులు) నిర్మితమై ఉంది. ఈ కణాలు కేంద్రక సంలీనంలో పాల్గొన్నప్పుడు కాంతి శక్తి వెలువడుతుంది.
గమనిక: న్యూట్రాన్ల సంఖ్య ప్రోటాన్ల సంఖ్యకు సమానంగా లేదా ఎక్కువగా ఉంటుంది. అంతేకాకుండా ప్రోటాన్ల సంఖ్య కంటే న్యూట్రాన్ల సంఖ్య ఎట్టి పరిస్థితిల్లో కూడా తక్కువగా ఉండదు.
