நியூட்ரானின் தந்தை ஜேம்ஸ் சாட்விக்

-முனைவர் சேஷா சீனிவாசன்

பல அறிவியல் வல்லுநர்கள் அணுவைப் பற்றி ஆராய்ந்து கொண்டிருந்த சமயம், ஜேம்ஸ் சாட்விக்தான் (Sir James Chadwick) 1932இல் நியூட்ரான்களாலான அணுக்களையும் அது தொடர்பான நியூக்ளியர் வெடிப்பான்களையும் (Nuclear Bomb) முதன்முதலாகக் கண்டுபிடித்தார்.

இங்கிலாந்திலுள்ள செஷைர் நகரத்தில் ஒரு சாதாரணக் குடும்பத்தில் பிறந்தவர் சாட்விக். அவருடைய படிப்பிற்கான உதவித்தொகை கிடைக்கப்பெற்றதால் மான்செஸ்டரில் உள்ள விக்டோரியா பல்கலைக் கழகத்தில் நான்கு மைல்கள் நடந்து சென்று படிக்க முடிந்தது.

1912-இல் முதுகலைப் பட்டப்படிப்பில் முதலாவதாகத் தேறியதோடு மட்டுமல்லாமல் தம்முடைய பேராசிரியர் ரூதர்ஃபோர்டுடன் (Ernest B. Rutherford) இணைந்து தம் முதல்ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையைப் பதிப்பித்தார். பெர்லினில் இருந்த முனைவர் ஹேன்ஸ் கைகருடன் (Hans Geiger) சேர்ந்து “பீட்டா கதிரியக்கம்” என்ற தலைப்பில் தன் ஆராய்ச்சியைத் தொடர்ந்தார்.

முதல் உலகப்போர் தொடரப்பட்ட நேரத்தில் கைகர், சாட்விக்கைத் தன் நாட்டிற்கு (இங்கிலாந்திற்கு) திரும்பிப்போகக் கட்டளையிட்டார். தன் நாட்டிற்குத் திரும்பிச் செல்ல எத்தனித்த தருணம் சாட்விக்கைக் கைது செய்து பத்து நாட்கள் சிறையில் அடைத்தது ஜெர்மன் அரசு. பின்னர் அவர் பணியாற்றிய ஆராய்ச்சி நிலையத்தின் வேண்டுதலின் பேரில் சாட்விக்கை விடுதலை செய்தது.

திரும்பவும் பிரிட்டிஷ் குடிமக்களையும், சாட்விக்கையும் சேர்த்து ருஹல்பென்னில் (Ruhleben) உள்ள சிறையில் அடைத்தது ஜெர்மன் அரசு. ஒவ்வொரு சிறை அறையிலும் 6 கைதிகளை அடைத்து வைத்திருந்தனர். அனைவரும் தரையிலேயே உறங்கினர். அவர்களுக்கு சாப்பாடு பற்றாக்குறையாகவே இருந்தது. சாட்விக் ஒரேயொரு துணியினால் தன்னை மூடிக்கொண்டு கடுமையான ஜெர்மன் குளிரில் அவதிப்பட்டார். அவரே கீழ்க்கண்ட வார்த்தைகளை ஒரு நேர்காணலில் குறிப்பிட்டிருக்கிறார். “என்னுடைய வலியின் கடுமையைக் காலை 11 மணியளவில் என் காலில் படும் சூரியவெப்பத்தின் மூலம் என்னால் நன்கு உணரமுடிந்தது”.

ஆயினும், சிறையில் சாட்விக்கும் மற்ற அறிவியல் அறிஞர்களும் சிறப்பு அனுமதியின் பேரில் யாரும் பயன்படுத்தாத சிறையின் ஒரு பகுதியைத் தங்கள் ஆராய்ச்சிக்கூடம் நிறுவுவதற்காகப் பெற்றனர். தமக்குக் கிடைத்த பொருட்களைக் கொண்டு சோதனைக்கருவிகளைச் செய்தனர் அவர்கள். சாட்விக் செம்பாலான (Copper) மின்காந்தத்தைக் கண்டுபிடித்தார். அது தவிர, நாம் பல்துலக்கும் பற்பசையிலுள்ள தோரியம் சிறிய அளிவில் கதிர்வீச்சை வெளிப்படுத்துவதையும், மற்றும் கார்பன் மோனாக்ஸைடு (CO) எனும் வாயுவுடன் குளோரின் வேதிவினை புரிதலையும் கண்டுபிடித்தார் அவர்.

முதல் உலகப்போர் முடிந்தவுடன் சாட்விக் தன் பெற்றோர்கள் வசித்து வந்த மான்செஸ்டர் நகருக்குத் திரும்பினார். அப்போது, அவருடைய உடல்நிலை மிகவும் மோசமாகியது.

இந்தத் தருணத்தில் அவருடைய நிலையைப் பார்த்து இரங்கிய ரூதர்ஃபோர்டு, சாட்விக்கிற்குப் பகுதிநேர ஆசிரியர் பணிக்கு உதவி செய்தார். கேம்பிரிட்ஜின் கேவண்டிஷ் (Cavendish Laboratory) ஆய்வுக் கூடத்தின் தலைவர் பொறுப்பில் இருந்த ஜே. ஜே. தாம்ப்ஸன் பணிஓய்வு அடைந்தமையால் ரூதர்ஃபோர்டு அதன் தலைவராகத் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டார். அதனால் சாட்விக்கும் அவரைத் தொடர்ந்தார். “செயற்கை நியுக்ளியர் பங்கீடு” என்ற தலைப்பில் தன் முனைவர் பட்டத்தை (PhD) 1921இல் பெற்றார் சாட்விக்.

அதற்கு இரண்டு வருடங்களுக்கு முன்பு ரூதர்ஃபோர்டு அணுக்கருவில் அமைந்துள்ள புரோட்டான் (Proton) என்னும் நேர்மின் துகளைக் (positive charge) கண்டுபிடித்தார். ஆனால் அவரின் அடுத்தடுத்த அணு குறித்த சோதனைகளில் அணு எண், அணு எடையை விடக் குறைவாகவே இருந்தது. அதற்குக் காரணம் எதிர்மின் எலக்ட்ரான்களாக (negative charge electrons) இருக்க முடியாது என்றும் ஏதோ ஓர் எடையுள்ள ஆனால் மின்சக்தி இல்லாத (particle with mass and no charge) பொருள் அணுக்கருவில் இருக்கவேண்டும் என்றும் ரூதர்ஃபோர்டு தன்னுடைய ஆராய்ச்சித் தத்துவத்தை எடுத்துரைத்தார். அதே வேளையில் 1925இல் இயல்பியலாளர்களால் ”ஸீமன் நிகழ்வு” (Zeeman Effect) என்றழைக்கப்படும் காந்தப் புலத்தில் ஏற்படும் அணு அடுக்குகளின் நகர்வு (Atomic level shift in magnetic field) கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஆனால் இவ்வாராய்ச்சியாலும் அணுவிலுள்ள மின்சக்தியற்ற அந்த நுண் துகளைப்பற்றித் தெளிவாக வரையறைக்க முடியவில்லை. அணு என்பது புரோட்டான் மற்றும் எலக்ட்ரான்களின் கூட்டமைப்பாகவே (அப்போது) கருதப்பட்டது.

சாட்விக், தான் ஜெர்மனியில் செய்த ஓர் ஆராய்ச்சியைத் திரும்பச் செய்யலானார். அவ்வாராய்ச்சியானது பொலொனியம் (Polonium) என்ற வேதிப்பொருள் பெரிலியம் (Beryllium) தகட்டின்மேல் வேகமாக வந்து மோதும்போது ஒருவிதமான கதிர்வீச்சு (radiation) அத்தகட்டிலிருந்து வெளிவருதல் குறித்ததாகும். இவ்வாராய்ச்சியில் பெரிதும் ஈடுபாடு கொண்ட சாட்விக், தன்னுடைய உழைப்பு, சக்தி, அறிவு அனைத்தையும் ஒருமுகமாகத் திரட்டி பகலிரவு பாராமல் இந்தப் புதிய ஆராய்ச்சியில் தன்னை ஈடுபடுத்திக் கொண்டார்.

’செயலைச் செய், பலன் தன்னால் அமையும்’ என்ற பொன் மொழிக்கிணங்க சாட்விக்கின் கடின உழைப்பு ஒரு வாரத்திலேயே அவருக்கு வெற்றியைப் பெற்றுத் தந்தது என்றால் அவரின் விடாமுயற்சியை என்ன சொல்வது!

1932இல் சாட்விக் “இயற்கை” (Nature) என்ற உலகப்புகழ் வாய்ந்த அறிவியல் ஆராய்ச்சிப் பத்திரிகைக்குத் தன்னுடைய செயல்முறை ஆராய்ச்சி குறித்தும், அணுக்கருவிலுள்ள நுண் துகளான “நியூட்ரான்கள்” பற்றியும் பகிர்ந்துகொண்டார். தன்னுடைய இரண்டாவது ஆராய்ச்சிப் பதிப்பில் நியூட்ரானின் இயல்பு பற்றிய அரிய பல தகவல்களையும் அளித்தார்.

இந்த இரு பதிப்புக்களுமே அறிவியலாளர்களான நீல்ஸ் போர் (Niels Bohr) மற்றும் வெர்னர் ஹைன்ஸ்பர்க் (Werner Karl Heisenberg) ஆகியோரால் பெரிதும் வரவேற்கப்பட்டன என்பது குறிப்பிடத்தக்கது. சாட்விக், மாரிஸ் கோல்ட்ஹேபர் (Maurice Goldhaber) என்ற விஞ்ஞானியுடன் சேர்ந்து நியூட்ரானின் எடையையும், அது அணுக்கருவில் இருக்கும் தனித்ததொரு துகள் என்பதையும், புரோட்டான் – எலக்ட்ரான் சார்பற்றது என்பதையும் நிரூபித்தார்.

இங்கிலாந்தில் பொருளாதாரப் பற்றாக்குறை இருந்த சமயம் அது. ஆகவே, ஆராய்ச்சிகள் அனைத்தும் பணப்புழக்கமில்லாமையால் முடக்கப்பட்டன. சாட்விக் செய்துவந்த கேவண்டிஷ் ஆராய்ச்சிக்கூடமும் இதனால் செயற்படமுடியாத நிலையடைந்தது.

அவ்வேளையில் சாட்விக் சைக்ளோட்ரான் (Cyclotron) எனும் கருவியை அமைக்க வேண்டும் எனவும், அதனால் அமெரிக்க வல்லரசுக்கு இணையாக இங்கிலாந்தும் அறிவியலாராய்ச்சியில் திகழலாம் எனவும் தனது பேராவலை ரூதர்ஃபோர்டிடம் எடுத்தியம்பினார். ஆனால் பழமை விரும்பியான ரூதர்ஃபோர்டு மிகுந்த எடையுள்ள மற்றும் விலையுயர்ந்த கருவிகளின் உதவியால் அறிவியல் ஆராய்ச்சிகள் செய்யத் தேவையில்லையென்று சாட்விக்கின் ஆலோசனையை நிராகரித்ததோடு, அதற்குப் பணஉதவி செய்யவும் முன்வரவில்லை.

அதனால் வருத்தமடைந்த சாட்விக் 1932-இல் மிகப் பிரபலமான கேவண்டிஷ் ஆராய்ச்சிக்கூடத்தை விடுத்து அதற்குச் சிறிதளவும் சமமில்லாத (தரம் குறைந்த) லிவர்பூல்ப் பல்கலைக்கழகத்தில் இருந்த (University of Liverpool) சிதைந்துபோன ஓர் ஆராய்ச்சிக் கூடத்தை வழிநடத்தச் சென்றார். அதே ஆண்டில் அவர் நோபல் பரிசினை வென்றார் என்றால் நம்மால் நம்பமுடிகிறதா!

இதிலிருந்து, ”இருக்கும் இடம் முக்கியமில்லை, உடலுழைப்பும், அறிவார்ந்த சிந்தனையும் இருந்தால் எதையும் சாதிக்கலாம்” என்பது புலனாகிறது அல்லவா? அதுமட்டுமல்லாமல், அவருக்குக் கிடைத்த நோபல் பரிசுத்தொகையிலிருந்து சரிபாதியைத் தான் கனவு கண்டிருந்த சைக்ளோட்ரான் எனும் கருவியை வாங்கவும், மற்றவர்கள் கொடுத்த அன்பளிப்பைக் கொண்டு சைக்ளோட்ரானின் உதிரி பாகங்கள் வாங்கவும் செலவழித்தார். அந்த சைக்ளோட்ரான் 1939இல் பயன்பாட்டிற்கு வந்தது.

மேலும் சாட்விக் தன்னுடைய ஆராய்ச்சிக் கூடத்தில் யுரேனியம் (Uranium) எனும் கனிமத்தின் எடையை விடவும் அதிக எடையுள்ள கனிமங்களை உருவாக்கும் முயற்சியில் பிற அறிவியலாளர்களோடு இணைந்து ஈடுபட்டார். மெதுவாக நகரும் நியூட்ரான்கள் (slow neutrons) யுரேனியத்தில் மோதுவதனாலும், பீட்டாக் கதிர்களின் சிதைவினாலும் (Beta Decay) அதிக எடையுள்ள கனிமங்கள் உருவாவது சாத்தியமாகின்றது. இதுவே நியூக்ளியர் வெடிப்பான் (Nuclear Bomb) உருவாகக் காரணமாயிருந்தது. இந்நியூட்ரான்கள் அணுக்கருவின் நியூக்ளியஸினைத் துளைக்கவும் பயன்படுத்தப்பட்டன.

இவ்வாறு கனிமங்கள் குறித்த ஆராய்ச்சியில் சாட்விக் மும்முரமாக இருந்தபோது இரண்டாம் உலகப்போர் துவங்கியது. அதனால் அவரால் தன் ஆராய்ச்சிகளைத் தொடரமுடியாத சூழல் ஏற்படவே, தன் குடும்பத்தினருடன் சுற்றுலாவுக்குப் புறப்பட்டுச் சென்றார். இங்கிலாந்திற்குத் திரும்பியவுடன் தன் அறிவியல் சிந்தனைகளின் துணைகொண்டு யுரேனியம்-235 (U-235) என்ற கனிமத்தின் குறுக்களவை (cross section) அளந்தார். உலகப்போர் முடிந்தவுடன் 1946இல் இங்கிலாந்தில் மீண்டும் தன்னுடைய பழைய வாழ்க்கையைத் தொடர்ந்தார்.

பணிஓய்வடையும்வரை (1948முதல் 1958வரை) Gonville and Caius கல்லூரியில் சாட்விக் ஆசிரியராகப் பணிபுரிந்தார். 1974இல் நித்திரையிலேயே அவ்வறிவியல் மேதை இயற்கை எய்தினார்.

சாதாரண மனிதனாகத் தன் வாழ்க்கையைத் தொடங்கிச் சாதனையாளராக அதை நிறைவு செய்த சாட்விக்கின் வாழ்க்கையை நாம் என்றென்றும் நினைவு கூர்ந்து போற்றுவோம்.

ஆதாரங்கள்:

1. American Physical Society News, Vol 23, No. 2, February 2014.
2.  Chadwick, J. (1932) “Possible Existence of Neutron”, Nature 129 (3252) 312.
3. Chadwick, J. (1932) “The Existence of a Neutron” Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences 136 (830) 692.
4. AIP Oral History Transcript: http://www.aip.org/history/ohilist/3974-1.html.

பதிவாசிரியரைப் பற்றி