විකිරණශීලතාවය - උසස්පෙළ රසායන විද්‍යාව

විකිරණශීලතාවය

                                                   විකිරණශීලතාවය                                              

ප්‍රගතිය කරා යෑම සදහා මිනිසා විසින් මෙතෙක් කල් බෙහෙවින් බාවිතයට ගත්තේ රසායනික ප්‍රතික්‍රියා පාලනය කිරීමය. මානව පැවැත්මේ හා ප්‍රගතියේ මීළග තීරණාත්මක පියවර න්‍යෂ්ටික ප්‍රතික්‍රියා පාලනය කිරීම සේ පෙනේ .දැනටමත් මිනිසා විසින් ඒ පියවර අරඹා ඇත .ස්වාබවිකව දක්නට ලැබෙන ක්‍රියාවලි බොහොමයක් ම රසායනික විපර්යාස ගණයට ඇතුලත් කරන්නට අපට සිදුවේ .සාමාන්‍යයෙන් බ්ව්තික යයි සලකන විපර්යාස වලදී ද රසායනික බන්දන වල සුළු වුවත් වෙනස්කම් ඇති වන නිසා ,ඒවාද අන්තිම වශයෙන් සලකන විට රසායනික විපර්යාස ගණයට ඇතුලත් කිරීමට සිදු වේ .රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවලදී මුලද්‍රව්‍ය පරමාණුවල පිටස්තර ශක්ති මට්ටම් වල ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රතිසන්විදනය වන නමුත් පරමාණු වල න්‍යෂ්ටි තුළ කිසියම් වෙනසක් සිදු නොවේ . පරමාණු න්‍යෂ්ටි තුළ වෙනසක් ඇති කරන විපර්යාස ද තිබේ .ඒ වා න්‍යෂ්ටික විපර්යාස ලෙසින් හදුන්වනු ලැබේ .මේ විපර්යාස වලදී පරමාණුක න්‍යෂ්ටි බිදී හෝ සැදී හෝ අලුත් න්‍යෂ්ටි  සෑදීමෙන් අලුත් පරමාණු සෑදේ .න්‍යෂ්ඨික ප්‍රතික්‍රියාවලදී නියුක්ලියෝන ,එනම් ප්‍රෝටෝන සහ නියුට්‍රෝන ,ප්‍රතිසන්විදාන ය වෙන බව මෙහිදී අවදාරණය කළ යුතුව ඇත .විකිරණශීලතාවය යන සංසිද්දිය  1896 දී ප්‍රංශ ජාතික හෙන්රි බෙකරල් විසින් අහම්බයෙන් සොයාගන්නා ලදී . යුරේනියම් ලවණ මත ආලෝකය වැටීමෙන් ඒවා දීප්තිමත් ව දිලිසෙන බව එකල දැනගෙන තිබුණි .මේ සංසිද්දිය සන්දීප්තිය වශයෙන් හදුන්වනු ලැබේ .හෙන්රි බෙකරල් ගේ පියා වන එඩ්මන්ඩ් බෙකරල් විසින් පොටෑසියම් යුරනයිල් සල්ෆේට් වලින් ඇති වන සන්දිප්තිය  පිළිබදව හැදෑරීම කරන ලදී .විසර්ජන නලයක් තුල ඇතිවන කෑතොඩ කිරණ, නලයේ  ගැටීමෙන් ඇතිවන  ප්‍රතිදීප්ති ස්ථානය x කිරණ වල ප්‍රබව ස්ථානය බව, පැරීසියේ ජාතික විද්‍යා සබාවේ අනුග්‍රහයෙන් H. පොයින්කරේ විසින් පවත්වනු ලැබූ x කිරණ පිළිබදව වූ දේශනයට බෙකරල්ට දැකගන්නට හැකි විය .යුරේනියම් ලවණ වලින් ඇතිවන ස්න්දිප්තිය ,x -කිරණ ත් අතර යම් කිසියම් සංබන්දයක් ඇතැයි යන අදහස විමසා බැලීම පිණිස ,බෙකරල් පරීක්ෂණයක් ආරම්භ කළේය .මේ පරීක්ෂණ වලදී ජයාරූප තහඩු කළු කඩදාසි වලින් ආවරණ ය කොට ඒවා මත යුරේනියම් ලවණ ය තබා ,හිරු එළියේ තිබෙන්නට හැර ,චායරුප තහඩුව විකසනය කරන ලදී .එවිට ජායාරුප තහඩුවල යුරේනියිම් ලවණය තිබු ස්ථානවල කළු ලප දක්නට ලැබුණි .මෙවැනි නිරීක්ෂණ වෙනත් යුරේනියිම් ලවණ වලින්ද ලබා ගන්න ලදී. පදාර්ථය විනිවිද යාමේ බලය ජායාරුප තහඩු කෙරෙහි ඇතිකළ බලපෑම අනුව ,x -කිරණ වලට සමානකම් දක්වන කිරණ වර්ගයක් යුරේනියිම් ලවණ වලින් මුක්ත වන බව බෙකරල්ගේ පරීක්ෂණ වලින් පෙනී ගියේය .1896 පෙබරවාරි 26 වෙනිදා හා 27 වෙනිදා පැරිසියට මද වශයෙන් හිරු එලිය ඇති දින විය .ඒ නිසා බෙකරල්ගේ පරීක්ෂණය සදහා ඒ දිනවල ප්‍රමාණවත් තරම් ආලෝකය නොතිබුණි .ඊට පසු දින අදුරු දිනයක් වූ නිසා ඔහු විසින් පරික්ෂනය සම්පුර්ණ නොකර යුරේනියම් ලවණ ය සහිත ජායාරුප තහඩුව ලාච්චු වට දමා වසන ලදී.නැවත  මාර්තු මාසයේ පළමු දිනය දක්වා බෙකරල් විසින්   මේ තහඩු නැවත විකසනය කොට  නිරීක්ෂණය කරන ලදී .එවිට ඔහු මහත් වූ පුදුමයට පත්කරමින් මේ තහඩු වල තද කළු ලප දක්නට ලැබුණි .පරීක්ෂණයේදී ආලෝකය ලැබුනේ මද වශයෙන් නිසා ඔහු අපේක්ෂා කරන ලද්දේ දුබල ලප විය .හිරුඑළියෙන් ආදාරයක් නොමැතිව ද විනිවිද යෑමේ බලය ඉහල කිරණ යුරේනියම් ලවණ යෙන් මුක්ත වන බව බෙකරල් ගේ පරීක්ෂණ යෙන් තහවුරු විය.යුරේනියම් ලවණයෙන් කිරණ මුක්ත වීම දිගු කාලයක් තුළ සිදුවෙන බවද කිරණ වලට වායු අයනීකරණය කිරීමේ හැකියාවක් ඇති බවද බෙකරල් විසින් පෙන්වා දෙනලදී .මෙලෙස විනිවිද යෑමේ බලය හා අයනිකාරක බලය ඇති කිරණ ස්වයංසිද්දව ඇතැම් ද්‍රව්‍ය වලින් මුක්ත වීම  විකිරණශීලතාව ලෙස හදුන්වනු ලැබේ .  මේ සංසිද්දිය හැදින්වීම සදහා Radioactivity යන පදය 1898 දී මාරි කියුරි විසින් පළමු වරට බාවිතා කරන ලදී .අවර්තිතා වගුවේ බිස්මත් වලට පසුව ඇති යුරේනියම් ,තෝරියම් ,පොලෝනියම් ,රේඩියම් ,අක්ටිනියම් ,ආදී මුලද්‍රව්‍ය ඇතුලත් සංයෝග හා කනිජ විකිරණශීලි  වේ .මේවයේ විකිරණශීලතාවය ස්වාබවිකව හා ස්‌වයංසිද්දව ඇතිවේ. විකිර්ණශිලිතවයේ දී බාවිතා වන /මුක්ත වන මුලික විකිරණ  ගුණ දැන් සංක්ෂිප්ත සලකා බලමු .දැනට බාවිතයේ පවතින මුලික විකිරණ වර්ග 3කි.ඒවා නම් (1)-ඇල්පා (α)කිරණ ,(2)-බීටා (β) කිරණ ,  (3)-ගැමා (γ)කිරණ  ලෙස වෙයි .                                                                                                                                                 --- ඇල්පා කිරණ --- තුනී ලෝහ පත්‍රයක් තුලින් ,නිදසුනක් වශයෙන් 0.002 cm පමණට වැඩි ගණකම ඇති ඇලුමිනියම් පත්‍රයක් තුලින් විනිවිද නොයන අතර මෙය අනිත් විකිරණ 2ක ට සාපේක්ෂව බලයක් ලෙස දැක්වූ විට සාපේක්ෂ බලය 1 කි . මේ විකිරණය ව්ද්‍යුත් ආරෝපිත තහඩු 2කක් තුලින් යැවූ විටදී ඒවා ඍණ ආරෝපිත තහඩුවට ආකර්ෂණය වෙයි.මේ විකිරණය ගමන් කරන මාර්ගයට ලම්බකව චුම්බක ක්ෂේත්‍ර යක් ඇති කල විටදී ඒවා N චුම්බක ද්‍රවය වෙතට උත්ක්‍රමනය වේ.ආකර්ෂණය නොවන බව වටහාගන්න . මේ කිරණ වලට ඉහළ අයනිකාරක ගුණයක් තිබේ.එනම් මෙමගින් වායු අණු අයනීකරණය කිරීමේ හැකියාවක්  පවතී.මෙම කිරණ රදර්ෆර්ඩ් විසින් සොයාගන්නා ලද අතර මේ කිරණ සමන්විත වනුයේ හීලියම්  න්‍යෂ්ටි වලට සමාන විකිරණශීලි න්‍යෂ්ඨි වලින් කැඩී ගිය අංශු වෙයි .මේ අංශු වලට සාමාන්‍යයෙන් රික්තයක් තුලදී  0.5 c /0.7 c {මෙහිදී c යනුවෙන් හදුන්වනු ලබන්නේ ආලෝකයේ ප්‍රවේගය වන 3 × 10m s-1 වේ .} ප්‍රවේගයක් පවතී .මේ 1ක් ඇල්පා අංශුවක ස්කන්දය පරමාණුක ස්කන්ද ඒකක 4ක් පමණ වේ .මේ අංශුවක ආරෝපණය සාමන්‍යයෙන් +2 ක ආරෝපණයකි .එය 3.204 × 10-19 C අරෝපණයකි තවදුරටත් වටහා ගත යුතු වන්නේ මෙම කිරණ පරමාණුක න්‍යෂ්ටි වලින් ස්‌වයං සිද්දව ඉහළ වේග ඇතිව මුක්ත වන බවයි .                                                                                                                                                   ---බීටා කිරණ ---මේවාහි විනිවිද යාමේ බලය ,ඇල්පා කිරණ වල මෙන් 100 ගුණයක් පමණ වන කිරණ වර්ගයක් වේ .0.2 cm පමණ ගණකම ඇති ඇලුමිනියම් තහඩුවක් තුලින් මෙම කිරණ විනිවිද නොයයි . මේ විකිරණය ආරෝපිත තහඩු තුලින් යැවූ විටදී ඒවා දන ආරෝපිත තහඩුවට ආකර්ෂණය වේ .මේ විකිරණය ගමන් ගන්න මාර්ගයට ලම්බකව චුම්බක ක්ෂේත්‍ර යක් ඇති කල විටදී මේ කිරණ S චුම්බක ද්‍රවය වෙතට උත්ක්‍රමනය වී ගමන් කරනු ලැබේ. මේවගේ වේගය රික්තයක් තුලදී  0.25c /0.99 c අතර අගයක් ගනී .මෙම කිරණ වල අයනිකාරක බලය ඇල්පා අංශු වලට වඩා අඩු අතර මේවාහි ආරෝපණය -1 ක් පමණ වේ .එනම් 1.602 ×10-19 C වේ.ස්කන්දය පරමාණුක ස්කන්ද එකක 1⁄1840 ක් පමණ වේ.වේගය අඩු බීටා අංශු වල ප්‍රවේගය ආරෝපණය හා ස්ක්න්දය අතර අනුපාතය ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ එම අගයට සමාන වේ.මේ නිසා බීටා කිරණ ඉහළ වේග වලින් ගමන් ගන්නා ඉලෙක්ට්‍රෝන ලෙසින් හදුන්වනු ලැබේ .                                                                                                                                                 ---ගැමා කිරණ --- මේ කිරණ වල විනිවිද යාමේ බලය ඉතාමත් ඉහළ වේ.විකිරණශීලී ප්‍රබවයේ ප්‍රබලතාවය අනුව ,ඊයම් 10 cm හෝ කොන්ක්‍රීට් 100 cm ගණකම හරහා මේවට විනිවිද යාමේ හැකියාව පවතී .මේවට ස්ක්න්දය ක් හෝ අරෝපනයක් නොමැති අතර කිසිම විද්‍යුත් හෝ චුම්බක ක්ෂේත්‍ර යකදී අපගමනය වීමක් හා ආකර්ෂණය වීමක් සිදු නොවේ.මේවාහි වේගය  රික්තයක් තුලදී ආලෝකයේ ප්‍රවේගයට සමාන වේ.මේ නිසා මේවා විද්‍යුත් චුම්බක තරංග ලෙසින් හදුන්වනු ලැබේ.