జనరల్‌సైన్స్‌కి సంబంధించి ఆధునిక భౌతికశాస్త్రంలో పరమాణువులు, కేంద్రకాలు ముఖ్యమైన విభాగాలు. వీటినుంచి శాస్త్రజ్ఞులు, వారి ప్రతిపాదనలు, ప్రయోగాలు తదితరాలపై ప్రశ్నలు వచ్చే అవకాశముంది. అణువు నుంచి అణుబాంబు వరకు జరుగుతున్న పరిణామాలను అభ్యర్థులు గమనించాలి. సిలబస్‌కు అనుగుణంగా పరీక్షల కోణంలో వాటిని అధ్యయనం చేయాలి.
* విభజించడానికి వీలుకాని పదార్థం పరమాణువు అనే ప్రతిపాదనను కాదని 1898లో జె.జె.థామ్సన్ అనే శాస్త్రవేత్త తొలి పరమాణు నమూనాని ప్రతిపాదించారు.
* వాయువుల ద్వారా విద్యుత్ ప్రసారంపై థామ్సన్ చేసిన ప్రయోగాల ఫలితంగా మూలక పరమాణువుల్లో రుణావేశిత కణాలుంటాయని కనుక్కున్నారు. వీటినే 'ఎలక్ట్రాన్లు' అంటారు.
* ఉత్సర్గ నాళంలో వాయువు పీడనాన్ని అత్యల్పానికి తగ్గించి, దానికి అధిక పొటెన్షియల్‌ను అనుసంధానం చేస్తే నాళంలోని కాథోడ్ నుంచి కంటికి కనిపించని కాథోడ్ కిరణాలు వెలువడతాయి.
* కాథోడ్ కిరణాలు ఎలక్ట్రాన్ల ప్రవాహాలు.
* గతంలో వచ్చిన పిక్చర్‌ట్యూబ్ టి.వి.ల్లో కాథోడ్ కిరణ గొట్టాలను (CRT) ఉపయోగించారు.
* పదార్థంలో రుణావేశంతోపాటే ధనావేశం కూడా ఉంటుందని ఊహించి, పుచ్చకాయను పోలిన పరమాణు నమూనాను థామ్సన్ ప్రతిపాదించారు. ఈ క్రమంలో పుచ్చకాయలోని గింజలు ఎలక్ట్రాన్లను పోలి ఉంటే, మిగతా గుజ్జు ధనావేశాన్ని పోలి ఉంటుందని పేర్కొన్నారు.
* పల్చని బంగారు రేకుపై 'ఆల్ఫా కణాల పరిక్షేపణ' ప్రయోగం ఆధారంగా పరమాణువులో ధనావేశం మొత్తం అత్యల్ప పరిమాణంలో కేంద్రీకృతం అవుతుందని రూథర్‌ఫర్డ్ కనుక్కున్నారు.
* పరమాణువులో ధనావేశం, ద్రవ్యరాశి కేంద్రీకృతం అయ్యే భాగాన్ని 'కేంద్రకం' అంటారు.
* ధనావేశిత కేంద్రకం చుట్టూ రుణావేశిత ఎలక్ట్రాన్లు సూర్యుడి చుట్టూ గ్రహాల లాగా పరిభ్రమిస్తాయని ప్రతిపాదించారు. దీన్నే 'గ్రహ మండల పరమాణు నమూనా' అంటారు.
* పరమాణు పరిమాణాన్ని 'ఆంగ్‌స్ట్రామ్‌'ల్లో, కేంద్రక పరిమాణాన్ని 'ఫెర్మీ'ల్లో కొలుస్తారు.
* 1Ao = 10-10 m; 1 Fermi = 10-15 m.
* కేంద్రకంలో ధనావేశిత ప్రోటాన్లు, తటస్థ న్యూట్రాన్లు ఉంటాయి.
* ప్రోటాన్‌ను గోల్డ్‌స్టెయిన్, న్యూట్రాన్‌ను ఛాడ్విక్ కనుక్కున్నారు.
* హైడ్రోజన్ వర్ణపటాన్ని వివరించడంలో పరమాణు నమూనాలు విఫలమయ్యాయి. దీంతో మరిన్ని నమూనాలు వెలుగులోకి వచ్చాయి.
* గాజునాళంలో బంధించిన హైడ్రోజన్ వాయువును అధిక ఉష్ణోగ్రతల వద్ద వేడిచేసినప్పుడు దాని నుంచి వచ్చే వికిరణాన్ని పట్టకం ద్వారా పంపిస్తే వచ్చే పటమే 'వర్ణపటం'.
* రూథర్‌ఫర్డ్ నమూనాలోని లోపాలను సవరిస్తూ, బోర్ 'పరమాణు నమూనా'ను ప్రతిపాదించారు.
* బోర్ ప్రకారం ఎలక్ట్రాన్లు కేంద్రకం చుట్టూ నిర్దిష్ట వృత్తాకార కక్ష్యల్లో పరిభ్రమిస్తాయి. వీటిలో ఉన్నంత వరకు ఎలక్ట్రాన్ల శక్తి స్థిరం. కాబట్టి వీటిని స్థిర కక్ష్యలు అంటారు.
* ఒకటి కంటే ఎక్కువ ఎలక్ట్రాన్లు ఉండే పరమాణువుల వర్ణపటాలను బోర్ నమూనా వివరించలేకపోయింది.
* సోమర్‌ఫీల్డ్ దీర్ఘవృత్తాకార కక్ష్యలను ప్రతిపాదించారు.
* ఆనోడ్ నుంచి వెలువడి కాథోడ్ నుంచి వెళ్లే కిరణాలను ఆనోడ్ లేదా కెనాల్ కిరణాలు అంటారు. ఆనోడ్ కిరణాలు ధనావేశిత కణాల సముదాయాలు.
* కాథోడ్ కిరణాలు టంగ్‌స్టన్, మాలిబ్డినం లాంటి భార లోహాలపై పతనం చెందినప్పుడు X - కిరణాలు వెలువడతాయని 'రాంట్‌జెన్' కనుక్కున్నారు.
* X కిరణాలు ఆవిష్కరించినందుకు రాంట్‌జెన్‌కు ఫిజిక్స్‌లో మొదటి నోబెల్ బహుమతి వచ్చింది.
* ఎముకల నిర్మాణాన్ని తెలుసుకోవడానికి CT - స్కానింగ్, రొమ్ము క్యాన్సర్‌ను నిర్ధారించే మామోగ్రఫి, ఎయిర్‌పోర్టుల్లో లగేజీ స్కానింగ్‌లో X కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు.
* కొన్ని రకాల లోహ పలకలపై నిర్ణీత పౌనఃపున్యంతో ఉండే విద్యుదయస్కాంత తరంగాలు పడితే వాటి నుంచి ఎలక్ట్రాన్లు (విద్యుత్తు) వెలువడే ప్రక్రియను 'కాంతి విద్యుత్ ఫలితం' అంటారు.
* కాంతి విద్యుత్ ఫలితాన్ని (ప్లాంక్ క్వాంటం సిద్ధాంతం ఆధారంగా) వివరించినందుకు ఐన్‌స్టీన్‌కు నోబెల్ బహుమతి వచ్చింది.
* కాంతి విద్యుత్ ఫలితం ఆధారంగా ఆటోమేటిక్ డోర్స్, కౌంటింగ్ మిషన్స్, వీధిదీపాలు పని చేస్తాయి. పాతకాలంలో సినిమా ఫిల్మ్ నుంచి ధ్వనిని తిరిగి పొందేవారు.
* అధునాతన టి.వి. రిమోట్ కంట్రోలర్లు కాంతి విద్యుత్ ఫలితం ఆధారంగా పని చేస్తాయి.
కాంప్టన్ ప్రభావం: పదార్థంలోని స్వేచ్ఛా ఎలక్ట్రాన్లు తమపై పతనమయ్యే ఫోటాన్లను పరిక్షేపణం చెందించడం వల్ల పరిక్షేపిత ఫోటాన్ల శక్తి తగ్గుతుంది.
* కాంతివలె పదార్థానికి కూడా ద్వంద్వ స్వభావం ఉంటుందని డీబ్రోగ్లీ (Debroglie) అనే శాస్త్రవేత్త ప్రతిపాదించారు.
* వేగంగా వెళ్లే ఎలక్ట్రాన్లు, ప్రోటాన్లు, న్యూట్రాన్లు కణాల్లా కాకుండా తరంగాలుగా ప్రవర్తిస్తాయి. వీటినే ద్రవ్య తరంగాలు అంటారు.
* ఎలక్ట్రాన్ కణాన్ని జె.జె. థామ్సన్ కనుక్కున్నారు. అతడి కుమారుడు జి.పి. థామ్సన్ ఎలక్ట్రాన్ ఒక తరంగమని నిరూపించారు. ఈ రెండు అంశాలపై వీరిద్దరికీ నోబెల్ బహుమతి లభించింది.
* కేంద్రకంలోని న్యూట్రాన్లు, ప్రోటాన్లను కలిపి న్యూక్లియాన్లు అంటారు.
* కేంద్రకంలోని న్యూక్లియాన్లను కలిపి ఉంచే బలాలను 'కేంద్రక బలాలు' అంటారు.
* ప్రకృతిలో ఉన్న బలాల్లో అత్యంత బలమైనవి కేంద్రక బలాలు.
* ఒక ఫెర్మీ కంటే తక్కువ దూరంలో ఉన్నప్పుడే న్యూక్లియాన్ల మధ్య కేంద్రక బలాలు పని చేస్తాయి.
* న్యూట్రాన్ న్యూట్రాన్, ప్రోటాన్ న్యూట్రాన్, న్యూట్రాన్ ప్రోటాన్, ప్రోటాన్ ప్రోటాన్ మధ్య పనిచేసే ఆకర్షక కేంద్రక బలాల పరిమాణం సమానం.
* యుకావా అనే శాస్త్రవేత్త కేంద్రక బలాలను ''మీసాన్ సిద్ధాంతం'' ఆధారంగా వివరించారు.
* న్యూక్లియాన్లను విడగొట్టేందుకు కావాల్సిన శక్తిని ''బంధన శక్తి'' అంటారు.
* బంధన శక్తిని ద్రవ్యరాశి సంఖ్య (A)తో భాగిస్తే సగటు బంధన శక్తి వస్తుంది.
* ఇనుము కేంద్రకానికి అత్యధిక సగటు బంధనశక్తి ఉంటుంది. దీని విలువ 8.8 MeV/న్యూక్లియాన్.
* కేంద్రకం ఏర్పడే క్రమంలో అదృశ్యమయ్యే ద్రవ్యరాశి బంధన శక్తిగా మారుతుంది.
* 1 amu ద్రవ్యరాశి తరుగుదలకు 931.5 MeVల బంధన శక్తి ఉత్పన్నం అవుతుంది.
* భార, చిన్న కేంద్రకాలకు తక్కువ సగటు బంధన శక్తి ఉంటుంది. కాబట్టి అవి మధ్యస్థ కేంద్రాకాల కంటే అస్థిరమైనవి.
* చిన్న కేంద్రకాలు కేంద్రక సంలీన ప్రక్రియతో స్థిరత్వాన్ని పొందితే, పెద్ద కేంద్రకాలు కేంద్రక విచ్ఛిన్నం, రేడియోధార్మికత ప్రక్రియలతో స్థిరత్వాన్ని పొందుతాయి.
* హైడ్రోజన్ లాంటి తేలికైన రెండు కేంద్రకాలు సుమారు 106 K ఉష్ణోగ్రత వద్ద కలిసిపోయి హీలియం కేంద్రకంగా మారుతూ అధికశక్తిని వెలువరించే ప్రక్రియను ''కేంద్రక సంలీనం'' (Nuclear Fusion) అంటారు.
* సూర్యుడు, ఇతర నక్షత్రాల్లో నిరంతరం ఉష్ణం (కాంతి) వెలువడటానికి కారణం కేంద్రక సంలీనం.
* సూర్యుడిలో జరిగే కేంద్రక చర్యను కింది విధంగా రాయవచ్చు.
* + 1oe ని పాజిట్రాన్ అంటారు. పాజిట్రాన్ ఎలక్ట్రాన్‌కు ప్రతికణం (anti particle).
* సూర్యుడిలోని హైడ్రోజన్ ఇంధనం మరో 5 బిలియన్ల సంవత్సరాలకు సరిపడా ఉందని అంచనా. ఆ తరువాత సూర్యుడు చల్లారి, ''అరుణ బృహత్'' తారగా మిగిలిపోతాడు.
* అనియంత్రిత కేంద్రక సంలీన చర్య ''హైడ్రోజన్ బాంబు''లో కనిపిస్తుంది.
* కేంద్రక సంలీన చర్యను నియంత్రించి, భూమిపై జరపగలిగితే మానవాళి మొత్తానికి సరిపడా శక్తిని నిరంతరం సరఫరా చేయవచ్చు.
* కేంద్రక సంలీనం జరిగే క్రమంలో పదార్థాన్ని అత్యధిక ఉష్ణోగ్రత (106 నుంచి 108 K)ల వద్ద బంధించడమే అసలైన సమస్య.
* కేంద్రక సంలీన చర్యకు కావాల్సిన అత్యధిక ఉష్ణోగ్రతను పొందాలంటే కేంద్రక విచ్ఛిత్తిని జరపడమే పరిష్కారం. ఎందుకంటే అంత ఉష్ణాన్ని ఏ ఇతర ఇంధనాలను మండించి పొందలేం.
* యురేనియం లాంటి అస్థిరమైన భార కేంద్రకాలను తక్కువ శక్తితో చలించే థర్మల్ న్యూట్రాన్లతో తాడనం చెందిస్తే, అవి మధ్య భార కేంద్రకాలుగా విడిపోతూ, సగటున 2.5 న్యూట్రాన్లను, అధిక శక్తిని విడుదల చేసే ప్రక్రియను ''కేంద్రక విచ్ఛిత్తి'' (Nuclear Fission) అంటారు.
* ఒక చర్యలో వెలువడే మూడు న్యూట్రాన్లు మరో మూడు భార కేంద్రకాలను ఢీకొట్టి అపారమైన శక్తిని, తొమ్మిది న్యూట్రాన్లను వెలువరిస్తాయి. ఈ విధంగా చర్య అనియంత్రితంగా కొనసాగుతుంది. దీన్నే అనియంత్రిత కేంద్రక విచ్ఛిత్తి లేదా అనియంత్రిత శృంఖల (గొలుసు) చర్య అంటారు.
* అణుబాంబులో (Atom bomb) అనియంత్రిత కేంద్రక విచ్ఛిత్తి చర్య జరుగుతుంది.
* 1 కి.గ్రా. యురేనియం విచ్ఛిత్తితో 1014 J శక్తి వెలువడితే, 1 కి.గ్రా. బొగ్గును మండిచడం ద్వారా సుమారు 107 J శక్తిని పొందవచ్చు.
* కేంద్రక విచ్ఛిత్తి చర్యను నియంత్రించి, వెలువడే శక్తిని మానవాళికి తోడ్పడే విధంగా చేసే పరికరాన్ని ''అణు రియాక్టర్'' అంటారు.
* ''ఎన్రికో ఫెర్మి'' అనే ఇటాలియన్ శాస్త్రవేత్త తొలి అణు 'రియాక్టర్'ను నిర్మించారు.
విభజించడానికి వీలులేనిది..!
తొలి పరమాణు సిద్ధాంతాన్ని జాన్ డాల్టన్ ప్రతిపాదించారని ప్రసిద్ధి. కానీ పురాతన భారతీయ ఆచార్యుడు 'కణాదుడు' క్రీ.పూ.2వ శతాబ్దంలో తొలిసారి అణువులకు సంబంధించిన సిద్ధాంతాన్ని ప్రతిపాదించారు. విభజించటానికి వీలులేని కణం అనే అర్థంతో 'అణు' (atom) అనే పదాన్ని తొలిసారి కణాదుడు ఉపయోగించారు.కంటికి కనిపించని అతి చిన్న పరమాణువు బ్రహ్మాండాన్ని నాశనం చేసే శక్తిని కలిగి ఉందని అధునాతన అణుబాంబులు నిరూపిస్తున్నాయి. 1945లో జపాన్‌లోని హిరోషిమా, నాగసాకీలపై అమెరికా ప్రయోగించిన పరమాణు శక్తి భాండాగారాలైన అణుబాంబులు సృష్టించిన మారణహోమం, వాటి దుష్ప్రభావాలను మానవాళి మరచిపోలేదు.
పరమాణువులో నిగూఢమైన శక్తిని విధ్వంసానికి కాకుండా వికాసానికి ఉపయోగిస్తేనే మానవులు భూమిపై మనుగడ సాగించగలరు.
