This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഇലക്‌ട്രോണ്‍
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (പുതിയ താള്‍: == ഇലക്‌ട്രോണ്‍ == == Electron == ഋണചാർജുള്ള മൗലിക കണം. സ്റ്റോണി എന്ന ശാസ...) |
Mksol (സംവാദം | സംഭാവനകള്) (→Electron) |
||
| വരി 2: | വരി 2: | ||
== Electron == | == Electron == | ||
| - | + | ഋണചാര്‍ജുള്ള മൗലിക കണം. സ്റ്റോണി എന്ന ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ വൈദ്യുതചാര്‍ജിന്റെ ഏകകത്തെ സൂചിപ്പിക്കാനായി "ഇലക്‌ട്രോണ്‍' എന്ന നാമം നിര്‍ദേശിച്ചു (1891). 1895-ല്‍ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികളില്‍ ഉള്ള ഈ കണങ്ങളെ ആദ്യമായി കണ്ടുപിടിക്കുകയും എല്ലാ ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ഋണചാര്‍ജിത ഘടകമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ എന്നു തെളിയിക്കുകയും ചെയ്‌തു. ചാര്‍ജിത കണങ്ങളില്‍വച്ച്‌ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദ്രവ്യമാനമുള്ളത്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണാണ്‌ തിരിച്ചറിയപ്പെട്ട ആദ്യത്തെ മൗലികകണം. | |
| - | [[ചിത്രം:Vol4p297_cathode.jpg|thumb|ഗ്യാസ്‌ | + | [[ചിത്രം:Vol4p297_cathode.jpg|thumb|ഗ്യാസ്‌ ഡിസ്‌ചാര്‍ജ്‌ ട്യൂബ്‌]] |
| - | ഫാരഡെയുടെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലുള്ള | + | ഫാരഡെയുടെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങളെത്തുടര്‍ന്ന്‌ വൈദ്യുതിയുടെ ഒരു മൗലികമാത്ര ഉണ്ടെന്നുള്ള ആശയം സ്ഥാപിതമായി. ഇലക്‌ട്രോലിറ്റിക്‌ ലായനിയിലുള്ള ഓരോ ഏക സംയോജക അയോണിന്റെയുംകൂടെ ഒരു മാത്ര വൈദ്യുതി അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന തത്ത്വം അവോഗാഡ്രാ സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ കൃത്യമായ മൂല്യനിര്‍ണയത്തിനു വഴിയൊരുക്കി. ഇത്‌ ഇന്നത്തെ അറ്റോമികസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനമാണ്‌. വൈദ്യുതിയുടെ ഋണമാത്രമായ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ എല്ലാ ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മൂലം എല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെയും ഒരു അടിസ്ഥാനഘടകമാണ്‌. ആറ്റങ്ങളുടെ പരസ്‌പരബന്ധത്താല്‍ തന്മാത്രകളുണ്ടാക്കുന്ന ബലങ്ങള്‍ക്ക്‌ കാരണഭൂതമായി വര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളാണ്‌. ഇങ്ങനെ സംയോജകതാസിദ്ധാന്തത്തില്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സുപ്രധാനമായ ഒരു പങ്കുവഹിക്കുന്നു. ഡ്രൂഡ്‌, ലോറന്‍സ്‌ എന്നിവര്‍ ഒരു ലോഹത്തിലെ അണുക്കള്‍ക്കിടയ്‌ക്കുകൂടി നിര്‍ബാധം സഞ്ചരിക്കാവുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍വാതകം എന്ന ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഇതാണ്‌ ലോഹങ്ങളുടെ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ തുടക്കം. ക്ലാസ്സിക്കല്‍ നിയമങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമായ ഈ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വാതക ആശയം ലോഹങ്ങളുടെ വൈദ്യുത-താപീയ-പ്രകാശിക ഗുണങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുന്നതിന്‌ വളരെ ഫലപ്രദമായി അനുഭവപ്പെട്ടു. |
| - | ഉത്‌പാദനപ്രക്രിയകള്‍. ഏതു | + | ഉത്‌പാദനപ്രക്രിയകള്‍. ഏതു സ്രാതസ്സില്‍ നിന്നുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിനും ഗുണങ്ങള്‍ സര്‍വസമങ്ങളാണ്‌. താഴെ പറയുന്നവയാണ്‌ "സ്വതന്ത്ര' ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ലഭ്യമാക്കാനുള്ള പ്രക്രിയകള്‍. |
| - | i. അയോണീകരണം. ഈ | + | i. അയോണീകരണം. ഈ പ്രക്രിയയില്‍ സാധാരണയായി വാതകാവസ്ഥയിലുള്ള ആറ്റങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ തട്ടിത്തെറിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു വൈദ്യുതമണ്‌ഡലത്താല്‍ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെട്ട അയോണുകളോ മറ്റ്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളോ ആണ്‌ ഇതിനുപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌. താണ വാതകമര്‍ദത്തില്‍ ഒരു ഡിസ്‌ചാര്‍ജ്‌ നാളിയില്‍ കാഥോഡില്‍നിന്ന്‌ ആനോഡിലേക്കു പ്രവഹിക്കുന്ന, കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നു. |
| - | ii. | + | ii. തെര്‍മിയോണിക്‌ ഉത്സര്‍ജനം. ഉയര്‍ന്ന താപനിലകളില്‍ ശൂന്യതയില്‍ വച്ചിട്ടുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന്, പ്രത്യേകിച്ച്‌ ലോഹങ്ങളില്‍ നിന്ന് ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ രക്ഷപ്പെടുന്നു. ഉത്സര്‍ജകത്തിന്റെ പ്രതലത്തിലുള്ള പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ തടസ്സത്തെ മറികടക്കാനുള്ള താപീയോര്‍ജം ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ കൈവരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ്‌ ഇതു സംഭവിക്കുന്നത്‌. റേഡിയോ വാല്‍വുകളിലും മറ്റും ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ ഈ രീതിയാണ്‌ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌. |
| - | iii. ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ | + | iii. ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഉത്സര്‍ജനം. വേണ്ടത്ര ഊര്‍ജമുള്ള ഫോട്ടോണുകള്‍, അതായത്‌ പ്രകാശരശ്‌മികള്‍, പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ പതിക്കുമ്പോള്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉത്സര്‍ജിതമാകുന്നു. ഇതിന്‌ ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ പ്രഭാവം എന്നു പറയുന്നു. "കോംപ്‌ടണ്‍ പ്രഭാവ'ത്തില്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളും എക്‌സ്‌-റേ ഫോട്ടോണുകളും തമ്മിലുള്ള ഇലാസ്‌തികസംഘട്ടനംമൂലം ഫോട്ടോണുകള്‍ക്ക്‌ ഊര്‍ജനഷ്‌ടമുണ്ടാവുകയും ഊര്‍ജലാഭമുണ്ടായ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ പുറത്തുവരികയും ചെയ്യുന്നു. |
| - | iv. | + | iv. ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍. 107 V/em അളവിലുള്ള ഉയര്‍ന്ന വൈദ്യുതമണ്ഡലം പ്രയോഗിച്ചാല്‍ പദാര്‍ഥത്തിലെ പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ക്കിണറുകളെ തുരന്നുകടന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ധനഇലക്‌ട്രോഡിലേക്കു പായുന്നു. ഈ പ്രഭാവത്തിന്‌ ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍ എന്നു പറയുന്നു. |
| - | v. ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍. | + | v. ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍. ഖരപ്രതലങ്ങളില്‍ അയോണുകളുടെയോ പ്രാഥമിക ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെയോ സംഘട്ടനംമൂലം ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും വിവിധ പ്രവേഗങ്ങളോടെ (അധികതമപ്രവേഗം പതനബീമിന്റേത്‌) ചലിക്കുന്നു. ദ്വിതീയോത്സര്‍ജനാനുപാതം, പതനബീമിന്റെ ഊര്‍ജവും കോണും പ്രതലത്തിന്റെ തരവും അനുസരിച്ച്‌ മാറും. പ്രത്യേകമായി ഉണ്ടാക്കിയ പ്രതലങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഇത്‌ 10-ല്‍ കൂടുതല്‍ കിട്ടാറുണ്ട്‌. |
| - | vi. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവത. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവതയുള്ള ചില വസ്‌തുക്കള്‍ | + | vi. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവത. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവതയുള്ള ചില വസ്‌തുക്കള്‍ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്ന ബീറ്റാകണങ്ങള്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളാണ്‌. ഇവയ്‌ക്ക്‌ അനുസ്യൂതമായ പ്രവേഗവിതരണമാണുള്ളത്‌. ഓരോ സ്രാതസ്സില്‍നിന്നുള്ള ബീറ്റാകണങ്ങള്‍ക്കും ഓരോ പ്രവേഗപരിധിയുണ്ട്‌. ഇത്‌ പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ 25 മുതല്‍ 99 വരെ ശതമാനം ആകാം. |
| - | vii. ആന്തരിക | + | vii. ആന്തരിക പരിവര്‍ത്തനം. ഉത്തേജിത അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഊര്‍ജം സ്വീകരിച്ച്‌ ഒരു ഓര്‍ബിറ്റല്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പരമാണുവില്‍നിന്ന്‌ നിര്‍ഗമിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ഊര്‍ജം അണുകേന്ദ്ര സംക്രമണോര്‍ജവും ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബന്ധനോര്‍ജവും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ആയിരിക്കും. |
| - | viii. ജോടിയുത്‌പാദനം (Pair-Production). 1.022 | + | viii. ജോടിയുത്‌പാദനം (Pair-Production). 1.022 Mevഊര്‍ജത്തിലുപരിയുള്ള ഗാമാരശ്‌മികള്‍ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ മണ്ഡലത്തില്‍വച്ച്‌ ഊര്‍ജത്തെ ദ്രവ്യമാക്കി രൂപാന്തരപ്പെടുത്തുന്നതുമൂലം ഇലക്‌ട്രോണ്‍-പോസിട്രോണ്‍ ജോടികളുണ്ടാകുന്നു. |
| - | ix. മെസോണ്‍ക്ഷയം (Meson Decay). -മെസോണ്‍ ക്ഷയത്തിന്റെ ഒരുത്‌പന്നം ഇലക്‌ട്രോണാണ്‌. മെസോണിന്റെ | + | ix. മെസോണ്‍ക്ഷയം (Meson Decay). -മെസോണ്‍ ക്ഷയത്തിന്റെ ഒരുത്‌പന്നം ഇലക്‌ട്രോണാണ്‌. മെസോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനു ലഭിക്കുന്നു. |
| - | ഇലക്‌ട്രോണ്‍ | + | ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ചാര്‍ജ്‌. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പരിപൂര്‍ണമായും സ്ഥിരതയുള്ള ഒരു കണികയാണ്‌. സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഏറിയപങ്കും ഇലക്‌ട്രോണ്‍തന്നെ. ആറ്റത്തിന്‌ അതിന്റെ വലുപ്പം ലഭിക്കുന്നത്‌ അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍മേഘംമൂലമാണ്‌. അണുകേന്ദ്ര വ്യാപ്‌തം അണുവ്യാപ്‌തത്തിന്റെ ഏതാണ്ട്‌ 10<sup>-13</sup> മാത്രമേ വരികയുള്ളൂ. സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ രാസഗുണങ്ങള്‍ നിശ്ചയിക്കുന്നത്‌ അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍മേഘത്തിന്റെ വിന്യാസക്രമമാണ്‌. |
[[ചിത്രം:Vol4_330_1.jpg|thumb|മിലിക്കന്റെ "എണ്ണത്തുള്ളി' പരീക്ഷണം]] | [[ചിത്രം:Vol4_330_1.jpg|thumb|മിലിക്കന്റെ "എണ്ണത്തുള്ളി' പരീക്ഷണം]] | ||
[[ചിത്രം:Vol4p297_J.J. Thomson.jpg|thumb|ജെ.ജെ. തോംസണ്‍]] | [[ചിത്രം:Vol4p297_J.J. Thomson.jpg|thumb|ജെ.ജെ. തോംസണ്‍]] | ||
| - | + | ചാര്‍ജിതകണങ്ങള്‍ അതിപൂരിതബാഷ്‌പങ്ങളില്‍ ഘനീഭവനകേന്ദ്രങ്ങളായി വര്‍ത്തിക്കുമെന്ന വസ്‌തുത ഉപയോഗപ്പെടുത്തി എച്ച്‌.എ. വില്‍സണ്‍ ഒരു വൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിലുള്ള ചാര്‍ജിതമേഘങ്ങളുടെ ചലനം അളന്ന്‌ ആദ്യമായി ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ ഏകദേശമായി കണ്ടുപിടിച്ചു. ആര്‍.എ. മിലിക്കന്‍ ഒരു ചാര്‍ജിത എണ്ണത്തുള്ളി(oil drop)യുടെ ചലനം നിരീക്ഷിച്ച്‌ "സ്റ്റോക്‌സ്‌ നിയമ'ത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ വളരെ കൃത്യമായി നിര്‍ണയിച്ചു. ഇലക്‌ട്രോണിക ചാര്‍ജ്‌ -e=-4.803x10<sup>-10</sup>e.s.u അഥവാ -1.602x10<sup>-19</sup> കൂളും എന്ന ഇന്നത്തെ മൂല്യത്തിനോട്‌ വളരെ അടുത്ത ഒരു മൂല്യം അദ്ദേഹത്തിനു ലഭിച്ചു. ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ വൈദ്യുതമണ്ഡലംകൊണ്ടുണ്ടാകുന്ന കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികളുടെ വളവ്‌ ഒരു കാന്തികമണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച്‌ നിര്‍വീര്യപ്പെടുത്തി, മണ്ഡലങ്ങളുടെ അളവുകളില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ വിശിഷ്‌ട ചാര്‍ജ്‌, അതായത്‌ ചാര്‍ജും ദ്രവ്യമാനവും തമ്മിലുള്ള അംശബന്ധം e/m, കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇതിന്റെ ഇന്നത്തെ മൂല്യം e/m = 1.759 x 107 e.m.u/g ആണ്‌. ഇതില്‍ ചാര്‍ജിന്റെ മൂല്യം ഉപയോഗിച്ചാല്‍ സ്ഥിരാവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ദ്രവ്യമാനം 9.1x10 <sup>-31</sup> കിലോഗ്രാം എന്നു കിട്ടുന്നു. ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ഊര്‍ജദ്രവ്യമാനസമവാക്യമനുസരിച്ച്‌ ഇതിനു തത്സമമായ ഊര്‍ജം 0.511 Mev ആണ്‌. 1900-ത്തില്‍ കോഫ്‌മാന്‍ ബീറ്റാകണങ്ങളുടെ e/m മൂല്യം അവയുടെ പ്രവേഗമനുസരിച്ച്‌ മാറുമെന്നു കാണിച്ചു. ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ പ്രവേഗം കൊണ്ട്‌ ദ്രവ്യമാനത്തിനുണ്ടാകുന്ന മാറ്റമാണിതിനു കാരണം. v പ്രവേഗമായിരിക്കുമ്പോഴുള്ള ദ്രവ്യമാനം ആണ്‌ [[ചിത്രം:Vol4_331_1.jpg|100px]] എന്ന ആപേക്ഷികതാ സമവാക്യത്തില്‍നിന്നു ലഭിക്കുന്നത്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ദ്രവ്യമാനം മുഴുവന്‍ അതിന്റെ ചാര്‍ജില്‍നിന്നും ഉണ്ടാകുന്നതാണെന്നു കരുതിയാല്‍ അതിന്റെ വ്യാസാര്‍ധം r, എന്നത്‌ [[ചിത്രം:Vol4_331_2.jpg|100px]] എന്ന സമവാക്യത്തില്‍ നിന്നും ലഭിക്കുമെന്നു കാണിക്കാം (ചാര്‍ജ്‌ e.m.uഎന്ന മാത്രയില്‍ ആയിരിക്കണം). വ്യാസാര്‍ധത്തിന്റെ വിപരീതാനുപാതത്തില്‍ മാറുന്ന ഒരു ദ്രവ്യമാനം നമ്മുടെ സാധാരണ അനുഭവങ്ങളില്‍നിന്നു തികച്ചും വ്യത്യസ്‌തമായ ഒന്നാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ കാര്യത്തില്‍ അതിന്റെ വ്യാസാര്‍ധം ഏതാണ്ട്‌ 10<sup>-13</sup>em ആണ്‌. ഇതിന്‌ അണുവിന്റെ ലക്ഷത്തിലൊരംശം വലുപ്പമേയുള്ളൂ. | |
| - | + | ഉയര്‍ന്ന പ്രവേഗമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഒരു ഖരവസ്‌തുവില്‍ പതിപ്പിക്കുമ്പോള്‍, അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ മണ്ഡലങ്ങളാല്‍ പെട്ടെന്ന്‌ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതുമൂലം അവയുടെ ചലനോര്‍ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം എക്‌സ്‌-റേയായി വികിരണം ചെയ്യുന്നു. എക്‌സ്‌-റേട്യൂബിലെ സന്നതപശ്ചാത്തല വികിരണം ഇങ്ങനെയുള്ള ബ്രക്കിങ്‌ പ്രഭാവം (Bremstrahlung) കൊണ്ടുണ്ടാകുന്നതാണ്‌. ദെ ബ്രാഗ്ലി ആവിഷ്‌കരിച്ച സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ പ്രവേഗമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിനോട്‌ അനുബന്ധിച്ചുണ്ടാകുന്ന തരംഗത്തിന്റെ ദൈര്‍ഘ്യം എന്ന സമവാക്യത്തില്‍ നിന്നും ലഭിക്കുന്നു. ഇവിടെ h (6.626 x 10-27 എര്‍ഗ്‌സെക്കന്‍ഡ്‌) പ്ലാങ്ക്‌ സ്ഥിരാങ്കമാണ്‌. 1927-ല്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ തരംഗസ്വഭാവം ഡേവിസണ്‍, ഡെര്‍മര്‍, ജെ.പി. തോംസണ്‍ എന്നിവര്‍ പരീക്ഷണപരമായി തെളിയിച്ചു. ഷ്രാഡിംഗര്‍ പദാര്‍ഥതരംഗമെന്ന ആശയം വിപുലീകരിച്ച്‌ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികത്തിലെ തരംഗബലതന്ത്രം (Wave mechanics) എന്ന പുതിയ ശാഖ ഏര്‍പ്പെടുത്തി. ഒരു ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചലനത്തെക്കുറിച്ച്‌ എല്ലാ വിവരങ്ങളും അതിന്റെ ഷ്രാഡിംഗര്‍ സമവാക്യം നിര്‍ധാരണം ചെയ്‌തു മനസ്സിലാക്കാം. | |
| - | [[ചിത്രം:Vol4p297_robert millikan.jpg|thumb| | + | [[ചിത്രം:Vol4p297_robert millikan.jpg|thumb|ആര്‍.എ. മിലിക്കന്‍]] |
| - | ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ മറ്റെല്ലാ മൗലിക കണികകള്‍ക്കുമെന്നപോലെ ആന്തരികമായ ഒരു കോണീയ സംവേഗമുണ്ട്‌. ഇതിന്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ചക്രണം എന്നു പറയുന്നു. | + | ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ മറ്റെല്ലാ മൗലിക കണികകള്‍ക്കുമെന്നപോലെ ആന്തരികമായ ഒരു കോണീയ സംവേഗമുണ്ട്‌. ഇതിന്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ചക്രണം എന്നു പറയുന്നു. ഏകകമായിട്ടെടുത്താല്‍ ഇതിന്റെ അളവ്‌ മ്മ ഏകകം ആണ്‌. ചക്രണം അര്‍ധപൂര്‍ണ സംഖ്യയായിട്ടുള്ള കണികകള്‍ ഫെര്‍മി-ഡിറാക്‌ സാംഖ്യികമാണ്‌ അനുസരിക്കുക. ഇക്കാരണത്താല്‍ അവയെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ഒരു ഫെര്‍മിയോണ്‍ ആണ്‌. അതിനാല്‍ ഇവ പോളി അപവര്‍ജന നിയമത്തിനു വിധേയമായിരിക്കും; അതായത്‌, എല്ലാ ക്വാണ്ടം സംഖ്യകള്‍ക്കും ഒരേ മൂല്യങ്ങളുള്ള രണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഒരേസമയം കണ്ടെത്തുക സാധ്യമല്ല. |
| - | 1928- | + | 1928-ല്‍ പി.എ.എം. ഡിറാക്‌ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തംകൂടി കണക്കിലെടുത്തുകൊണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനെപ്പറ്റി ഒരു സിദ്ധാന്തം രൂപീകരിക്കുകയുണ്ടായി. ഡിറാക്‌ തരംഗസമവാക്യത്തിന്റെ നിര്‍ധാരണം ഇലക്‌ട്രോണിനെ വിജയപ്രദമായി വിവരിക്കാന്‍ പര്യാപ്‌തമായി. എന്നാല്‍ ഈ സമവാക്യത്തിനു മറ്റൊരു നിര്‍ധാരണം കൂടി സാധ്യമാണെന്നു കണ്ടു. ഈ നിര്‍ധാരണം, ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ അത്രതന്നെ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതും എന്നാല്‍ വിപരീത ചാര്‍ജ്‌ വഹിക്കുന്നതുമായ ഒരു കണികയെയാണ്‌ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. അന്ന്‌ ധനചാര്‍ജുള്ളതായി അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന ഒരേയൊരു കണിക ഇലക്‌ട്രോണിനോളം തന്നെയുള്ള വിപരീതചാര്‍ജും എന്നാല്‍ അതിന്റെ 1,836 മടങ്ങ്‌ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതും ആയ പ്രാട്ടോണ്‍ ആയിരുന്നു. ഇതുമൂലം ആദ്യം ഈ നിര്‍ധാരണം വളരെ ചിന്താക്കുഴപ്പം ഉണ്ടാക്കി. എന്നാല്‍ 1932-ല്‍ സി.ഡി.ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍, പി.എം.എസ്‌. ബ്ലാക്കറ്റ്‌ എന്നിവര്‍ ധനചാര്‍ജ്‌ വഹിക്കുന്നതും ഇലക്‌ട്രോണിനോളം തന്നെ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതുമായ പോസിട്രോണ്‍ എന്ന കണിക കണ്ടുപിടിച്ചതോടെ ഡിറാക്‌സമവാക്യത്തിന്റെ രണ്ടാം നിര്‍ധാരണത്തിന്‌ യോജിച്ച ഒരു കണികയുടെ അസ്‌തിത്വം അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു. അതോടൊപ്പം ചക്രണം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ സ്വഭാവങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നതില്‍ ഡിറാക്‌ സിദ്ധാന്തത്തിനുള്ള പര്യാപ്‌തതയും തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. പോസിട്രോണിനും ചക്രണം മ്മ തന്നെയാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ പ്രതികണമാണ്‌ പോസിട്രോണ്‍; പോസിട്രോണും ഇലക്‌ട്രോണും കൂടിച്ചേര്‍ന്ന്‌ "പോസിട്രോണിയം' അണു എന്നു വിളിക്കാവുന്ന ഒരു നിബന്ധിതാവസ്ഥ (bound state) ഉണ്ടാകുന്നു. എന്നാല്‍ ഈ അവസ്ഥ ഏകദേശം 10-7 സെക്കന്‍ഡ്‌ മാത്രമേ നിലനില്‌ക്കുന്നുള്ളൂ. അതിനുശേഷം കണപ്രതികണങ്ങള്‍ പരസ്‌പരം ഉന്മൂലനം ചെയ്‌ത്‌ ഗാമാരശ്‌മികളുണ്ടാകുന്നു. |
| - | ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ഭ്രമണപഥ(orbital)ചലനം, ചക്രണ (spin) ചലനം എന്നിവമൂലം അതിന്‌ കാന്തികഗുണങ്ങളുണ്ടാകുന്നു. ഡിറാക്‌ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ | + | ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ഭ്രമണപഥ(orbital)ചലനം, ചക്രണ (spin) ചലനം എന്നിവമൂലം അതിന്‌ കാന്തികഗുണങ്ങളുണ്ടാകുന്നു. ഡിറാക്‌ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ കാന്തികാഘൂര്‍ണം (c പ്രകാശവേഗം) ആണ്‌. എന്നാല്‍ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ യഥാര്‍ഥ കാന്തികാഘൂര്‍ണം ഇതില്‍ നിന്നു അല്‌പം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. റീനോര്‍മലൈസ്‌ഡ്‌ ക്വാണ്ടം ഫീല്‍ഡ്‌ (Re-normalised quantum field) സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ അതിന്റെ സ്വന്തം മണ്ഡലങ്ങളുമായി അന്യോന്യക്രിയകളിലേര്‍പ്പെടുന്നു. ഇതുമൂലമുള്ള വികിരണ സംശോധനങ്ങള്‍ക്കുശേഷം = 1.0011 ആണ്‌. ഈ മൂല്യം പരീക്ഷണമൂല്യവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ട്‌. |
| - | ദ്രവ്യത്തിന്റെ പ്രധാനഘടകമെന്ന നിലയ്‌ക്ക്‌ ഭൗതികപ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഘടനയ്‌ക്ക്‌ പ്രധാന കാരണം ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ വിവിധ | + | ദ്രവ്യത്തിന്റെ പ്രധാനഘടകമെന്ന നിലയ്‌ക്ക്‌ ഭൗതികപ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഘടനയ്‌ക്ക്‌ പ്രധാന കാരണം ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ വിവിധ ഗുണധര്‍മങ്ങളാണ്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍, ബോസ്‌-ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാംഖ്യികം അനുസരിക്കുന്ന ഒരു ബോസോണ്‍ ആയിരുന്നെങ്കില്‍ ലോകം പരിപൂര്‍ണമായൂം വ്യത്യസ്‌തമായിരുന്നേനെ. ഈ നിലയ്‌ക്ക്‌ തത്ത്വചിന്തയിലും ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ അപരിത്യാജ്യമായ ഒരു സ്ഥാനം ഉണ്ട്‌. |
(ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍) | (ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍) | ||
Current revision as of 09:36, 11 സെപ്റ്റംബര്‍ 2014
ഇലക്‌ട്രോണ്‍
Electron
ഋണചാര്‍ജുള്ള മൗലിക കണം. സ്റ്റോണി എന്ന ശാസ്‌ത്രജ്ഞന്‍ വൈദ്യുതചാര്‍ജിന്റെ ഏകകത്തെ സൂചിപ്പിക്കാനായി "ഇലക്‌ട്രോണ്‍' എന്ന നാമം നിര്‍ദേശിച്ചു (1891). 1895-ല്‍ ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികളില്‍ ഉള്ള ഈ കണങ്ങളെ ആദ്യമായി കണ്ടുപിടിക്കുകയും എല്ലാ ദ്രവ്യത്തിന്റെയും ഋണചാര്‍ജിത ഘടകമാണ്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ എന്നു തെളിയിക്കുകയും ചെയ്‌തു. ചാര്‍ജിത കണങ്ങളില്‍വച്ച്‌ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദ്രവ്യമാനമുള്ളത്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണാണ്‌ തിരിച്ചറിയപ്പെട്ട ആദ്യത്തെ മൗലികകണം.
ഫാരഡെയുടെ വൈദ്യുതവിശ്ലേഷണത്തിലുള്ള ഗവേഷണങ്ങളെത്തുടര്‍ന്ന്‌ വൈദ്യുതിയുടെ ഒരു മൗലികമാത്ര ഉണ്ടെന്നുള്ള ആശയം സ്ഥാപിതമായി. ഇലക്‌ട്രോലിറ്റിക്‌ ലായനിയിലുള്ള ഓരോ ഏക സംയോജക അയോണിന്റെയുംകൂടെ ഒരു മാത്ര വൈദ്യുതി അടങ്ങിയിട്ടുണ്ടെന്ന തത്ത്വം അവോഗാഡ്രാ സ്ഥിരാങ്കത്തിന്റെ കൃത്യമായ മൂല്യനിര്‍ണയത്തിനു വഴിയൊരുക്കി. ഇത്‌ ഇന്നത്തെ അറ്റോമികസിദ്ധാന്തത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനമാണ്‌. വൈദ്യുതിയുടെ ഋണമാത്രമായ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ എല്ലാ ആറ്റങ്ങളുടെയും തന്മൂലം എല്ലാ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെയും ഒരു അടിസ്ഥാനഘടകമാണ്‌. ആറ്റങ്ങളുടെ പരസ്‌പരബന്ധത്താല്‍ തന്മാത്രകളുണ്ടാക്കുന്ന ബലങ്ങള്‍ക്ക്‌ കാരണഭൂതമായി വര്‍ത്തിക്കുന്നത്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളാണ്‌. ഇങ്ങനെ സംയോജകതാസിദ്ധാന്തത്തില്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സുപ്രധാനമായ ഒരു പങ്കുവഹിക്കുന്നു. ഡ്രൂഡ്‌, ലോറന്‍സ്‌ എന്നിവര്‍ ഒരു ലോഹത്തിലെ അണുക്കള്‍ക്കിടയ്‌ക്കുകൂടി നിര്‍ബാധം സഞ്ചരിക്കാവുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍വാതകം എന്ന ആശയം മുന്നോട്ടുവച്ചു. ഇതാണ്‌ ലോഹങ്ങളുടെ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ തുടക്കം. ക്ലാസ്സിക്കല്‍ നിയമങ്ങള്‍ക്കു വിധേയമായ ഈ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വാതക ആശയം ലോഹങ്ങളുടെ വൈദ്യുത-താപീയ-പ്രകാശിക ഗുണങ്ങള്‍ വിശദീകരിക്കുന്നതിന്‌ വളരെ ഫലപ്രദമായി അനുഭവപ്പെട്ടു.
ഉത്‌പാദനപ്രക്രിയകള്‍. ഏതു സ്രാതസ്സില്‍ നിന്നുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിനും ഗുണങ്ങള്‍ സര്‍വസമങ്ങളാണ്‌. താഴെ പറയുന്നവയാണ്‌ "സ്വതന്ത്ര' ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ലഭ്യമാക്കാനുള്ള പ്രക്രിയകള്‍. i. അയോണീകരണം. ഈ പ്രക്രിയയില്‍ സാധാരണയായി വാതകാവസ്ഥയിലുള്ള ആറ്റങ്ങളില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ തട്ടിത്തെറിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ഒരു വൈദ്യുതമണ്‌ഡലത്താല്‍ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെട്ട അയോണുകളോ മറ്റ്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളോ ആണ്‌ ഇതിനുപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌. താണ വാതകമര്‍ദത്തില്‍ ഒരു ഡിസ്‌ചാര്‍ജ്‌ നാളിയില്‍ കാഥോഡില്‍നിന്ന്‌ ആനോഡിലേക്കു പ്രവഹിക്കുന്ന, കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്ന ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നു.
ii. തെര്‍മിയോണിക്‌ ഉത്സര്‍ജനം. ഉയര്‍ന്ന താപനിലകളില്‍ ശൂന്യതയില്‍ വച്ചിട്ടുള്ള പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ നിന്ന്, പ്രത്യേകിച്ച്‌ ലോഹങ്ങളില്‍ നിന്ന് ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ രക്ഷപ്പെടുന്നു. ഉത്സര്‍ജകത്തിന്റെ പ്രതലത്തിലുള്ള പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ തടസ്സത്തെ മറികടക്കാനുള്ള താപീയോര്‍ജം ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ കൈവരിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ്‌ ഇതു സംഭവിക്കുന്നത്‌. റേഡിയോ വാല്‍വുകളിലും മറ്റും ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കാന്‍ ഈ രീതിയാണ്‌ ഉപയോഗപ്പെടുത്തുന്നത്‌.
iii. ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ ഉത്സര്‍ജനം. വേണ്ടത്ര ഊര്‍ജമുള്ള ഫോട്ടോണുകള്‍, അതായത്‌ പ്രകാശരശ്‌മികള്‍, പദാര്‍ഥങ്ങളില്‍ പതിക്കുമ്പോള്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉത്സര്‍ജിതമാകുന്നു. ഇതിന്‌ ഫോട്ടോ ഇലക്‌ട്രിക്‌ പ്രഭാവം എന്നു പറയുന്നു. "കോംപ്‌ടണ്‍ പ്രഭാവ'ത്തില്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളും എക്‌സ്‌-റേ ഫോട്ടോണുകളും തമ്മിലുള്ള ഇലാസ്‌തികസംഘട്ടനംമൂലം ഫോട്ടോണുകള്‍ക്ക്‌ ഊര്‍ജനഷ്‌ടമുണ്ടാവുകയും ഊര്‍ജലാഭമുണ്ടായ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ പുറത്തുവരികയും ചെയ്യുന്നു.
iv. ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍. 107 V/em അളവിലുള്ള ഉയര്‍ന്ന വൈദ്യുതമണ്ഡലം പ്രയോഗിച്ചാല്‍ പദാര്‍ഥത്തിലെ പൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ക്കിണറുകളെ തുരന്നുകടന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ധനഇലക്‌ട്രോഡിലേക്കു പായുന്നു. ഈ പ്രഭാവത്തിന്‌ ഫീല്‍ഡ്‌ എമിഷന്‍ എന്നു പറയുന്നു.
v. ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍. ഖരപ്രതലങ്ങളില്‍ അയോണുകളുടെയോ പ്രാഥമിക ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെയോ സംഘട്ടനംമൂലം ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ ഉത്‌പാദിപ്പിക്കപ്പെടുന്നു. ദ്വിതീയ ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ എല്ലാ ദിശകളിലേക്കും വിവിധ പ്രവേഗങ്ങളോടെ (അധികതമപ്രവേഗം പതനബീമിന്റേത്‌) ചലിക്കുന്നു. ദ്വിതീയോത്സര്‍ജനാനുപാതം, പതനബീമിന്റെ ഊര്‍ജവും കോണും പ്രതലത്തിന്റെ തരവും അനുസരിച്ച്‌ മാറും. പ്രത്യേകമായി ഉണ്ടാക്കിയ പ്രതലങ്ങള്‍ക്ക്‌ ഇത്‌ 10-ല്‍ കൂടുതല്‍ കിട്ടാറുണ്ട്‌.
vi. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവത. റേഡിയോ ആക്‌റ്റിവതയുള്ള ചില വസ്‌തുക്കള്‍ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്ന ബീറ്റാകണങ്ങള്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളാണ്‌. ഇവയ്‌ക്ക്‌ അനുസ്യൂതമായ പ്രവേഗവിതരണമാണുള്ളത്‌. ഓരോ സ്രാതസ്സില്‍നിന്നുള്ള ബീറ്റാകണങ്ങള്‍ക്കും ഓരോ പ്രവേഗപരിധിയുണ്ട്‌. ഇത്‌ പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ 25 മുതല്‍ 99 വരെ ശതമാനം ആകാം. vii. ആന്തരിക പരിവര്‍ത്തനം. ഉത്തേജിത അണുകേന്ദ്രത്തിന്റെ ഊര്‍ജം സ്വീകരിച്ച്‌ ഒരു ഓര്‍ബിറ്റല്‍ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പരമാണുവില്‍നിന്ന്‌ നിര്‍ഗമിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ഊര്‍ജം അണുകേന്ദ്ര സംക്രമണോര്‍ജവും ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ബന്ധനോര്‍ജവും തമ്മിലുള്ള വ്യത്യാസം ആയിരിക്കും.
viii. ജോടിയുത്‌പാദനം (Pair-Production). 1.022 Mevഊര്‍ജത്തിലുപരിയുള്ള ഗാമാരശ്‌മികള്‍ അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ മണ്ഡലത്തില്‍വച്ച്‌ ഊര്‍ജത്തെ ദ്രവ്യമാക്കി രൂപാന്തരപ്പെടുത്തുന്നതുമൂലം ഇലക്‌ട്രോണ്‍-പോസിട്രോണ്‍ ജോടികളുണ്ടാകുന്നു.
ix. മെസോണ്‍ക്ഷയം (Meson Decay). -മെസോണ്‍ ക്ഷയത്തിന്റെ ഒരുത്‌പന്നം ഇലക്‌ട്രോണാണ്‌. മെസോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനു ലഭിക്കുന്നു.
ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ചാര്‍ജ്‌. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ പരിപൂര്‍ണമായും സ്ഥിരതയുള്ള ഒരു കണികയാണ്‌. സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഏറിയപങ്കും ഇലക്‌ട്രോണ്‍തന്നെ. ആറ്റത്തിന്‌ അതിന്റെ വലുപ്പം ലഭിക്കുന്നത്‌ അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍മേഘംമൂലമാണ്‌. അണുകേന്ദ്ര വ്യാപ്‌തം അണുവ്യാപ്‌തത്തിന്റെ ഏതാണ്ട്‌ 10-13 മാത്രമേ വരികയുള്ളൂ. സാധാരണ ദ്രവ്യത്തിന്റെ രാസഗുണങ്ങള്‍ നിശ്ചയിക്കുന്നത്‌ അണുകേന്ദ്രത്തിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണ്‍മേഘത്തിന്റെ വിന്യാസക്രമമാണ്‌.
ചാര്‍ജിതകണങ്ങള്‍ അതിപൂരിതബാഷ്‌പങ്ങളില്‍ ഘനീഭവനകേന്ദ്രങ്ങളായി വര്‍ത്തിക്കുമെന്ന വസ്‌തുത ഉപയോഗപ്പെടുത്തി എച്ച്‌.എ. വില്‍സണ്‍ ഒരു വൈദ്യുതമണ്ഡലത്തിലുള്ള ചാര്‍ജിതമേഘങ്ങളുടെ ചലനം അളന്ന്‌ ആദ്യമായി ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ ഏകദേശമായി കണ്ടുപിടിച്ചു. ആര്‍.എ. മിലിക്കന്‍ ഒരു ചാര്‍ജിത എണ്ണത്തുള്ളി(oil drop)യുടെ ചലനം നിരീക്ഷിച്ച്‌ "സ്റ്റോക്‌സ്‌ നിയമ'ത്തിന്റെ സഹായത്തോടെ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചാര്‍ജ്‌ വളരെ കൃത്യമായി നിര്‍ണയിച്ചു. ഇലക്‌ട്രോണിക ചാര്‍ജ്‌ -e=-4.803x10-10e.s.u അഥവാ -1.602x10-19 കൂളും എന്ന ഇന്നത്തെ മൂല്യത്തിനോട്‌ വളരെ അടുത്ത ഒരു മൂല്യം അദ്ദേഹത്തിനു ലഭിച്ചു. ജെ.ജെ. തോംസണ്‍ വൈദ്യുതമണ്ഡലംകൊണ്ടുണ്ടാകുന്ന കാഥോഡ്‌ രശ്‌മികളുടെ വളവ്‌ ഒരു കാന്തികമണ്ഡലം ഉപയോഗിച്ച്‌ നിര്‍വീര്യപ്പെടുത്തി, മണ്ഡലങ്ങളുടെ അളവുകളില്‍നിന്ന്‌ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ വിശിഷ്‌ട ചാര്‍ജ്‌, അതായത്‌ ചാര്‍ജും ദ്രവ്യമാനവും തമ്മിലുള്ള അംശബന്ധം e/m, കണ്ടുപിടിച്ചു. ഇതിന്റെ ഇന്നത്തെ മൂല്യം e/m = 1.759 x 107 e.m.u/g ആണ്‌. ഇതില്‍ ചാര്‍ജിന്റെ മൂല്യം ഉപയോഗിച്ചാല്‍ സ്ഥിരാവസ്ഥയിലുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ദ്രവ്യമാനം 9.1x10 -31 കിലോഗ്രാം എന്നു കിട്ടുന്നു. ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ഊര്‍ജദ്രവ്യമാനസമവാക്യമനുസരിച്ച്‌ ഇതിനു തത്സമമായ ഊര്‍ജം 0.511 Mev ആണ്‌. 1900-ത്തില്‍ കോഫ്‌മാന്‍ ബീറ്റാകണങ്ങളുടെ e/m മൂല്യം അവയുടെ പ്രവേഗമനുസരിച്ച്‌ മാറുമെന്നു കാണിച്ചു. ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ പ്രവേഗം കൊണ്ട്‌ ദ്രവ്യമാനത്തിനുണ്ടാകുന്ന മാറ്റമാണിതിനു കാരണം. v പ്രവേഗമായിരിക്കുമ്പോഴുള്ള ദ്രവ്യമാനം ആണ്‌ 
എന്ന ആപേക്ഷികതാ സമവാക്യത്തില്‍നിന്നു ലഭിക്കുന്നത്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ദ്രവ്യമാനം മുഴുവന്‍ അതിന്റെ ചാര്‍ജില്‍നിന്നും ഉണ്ടാകുന്നതാണെന്നു കരുതിയാല്‍ അതിന്റെ വ്യാസാര്‍ധം r, എന്നത്‌ 
എന്ന സമവാക്യത്തില്‍ നിന്നും ലഭിക്കുമെന്നു കാണിക്കാം (ചാര്‍ജ്‌ e.m.uഎന്ന മാത്രയില്‍ ആയിരിക്കണം). വ്യാസാര്‍ധത്തിന്റെ വിപരീതാനുപാതത്തില്‍ മാറുന്ന ഒരു ദ്രവ്യമാനം നമ്മുടെ സാധാരണ അനുഭവങ്ങളില്‍നിന്നു തികച്ചും വ്യത്യസ്‌തമായ ഒന്നാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ കാര്യത്തില്‍ അതിന്റെ വ്യാസാര്‍ധം ഏതാണ്ട്‌ 10-13em ആണ്‌. ഇതിന്‌ അണുവിന്റെ ലക്ഷത്തിലൊരംശം വലുപ്പമേയുള്ളൂ.
ഉയര്‍ന്ന പ്രവേഗമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഒരു ഖരവസ്‌തുവില്‍ പതിപ്പിക്കുമ്പോള്‍, അണുകേന്ദ്രങ്ങളുടെ മണ്ഡലങ്ങളാല്‍ പെട്ടെന്ന്‌ ത്വരിപ്പിക്കപ്പെടുന്നതുമൂലം അവയുടെ ചലനോര്‍ജത്തിന്റെ ഒരു ഭാഗം എക്‌സ്‌-റേയായി വികിരണം ചെയ്യുന്നു. എക്‌സ്‌-റേട്യൂബിലെ സന്നതപശ്ചാത്തല വികിരണം ഇങ്ങനെയുള്ള ബ്രക്കിങ്‌ പ്രഭാവം (Bremstrahlung) കൊണ്ടുണ്ടാകുന്നതാണ്‌. ദെ ബ്രാഗ്ലി ആവിഷ്‌കരിച്ച സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ പ്രവേഗമുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിനോട്‌ അനുബന്ധിച്ചുണ്ടാകുന്ന തരംഗത്തിന്റെ ദൈര്‍ഘ്യം എന്ന സമവാക്യത്തില്‍ നിന്നും ലഭിക്കുന്നു. ഇവിടെ h (6.626 x 10-27 എര്‍ഗ്‌സെക്കന്‍ഡ്‌) പ്ലാങ്ക്‌ സ്ഥിരാങ്കമാണ്‌. 1927-ല്‍ ഇലക്‌ട്രോണുകളുടെ തരംഗസ്വഭാവം ഡേവിസണ്‍, ഡെര്‍മര്‍, ജെ.പി. തോംസണ്‍ എന്നിവര്‍ പരീക്ഷണപരമായി തെളിയിച്ചു. ഷ്രാഡിംഗര്‍ പദാര്‍ഥതരംഗമെന്ന ആശയം വിപുലീകരിച്ച്‌ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികത്തിലെ തരംഗബലതന്ത്രം (Wave mechanics) എന്ന പുതിയ ശാഖ ഏര്‍പ്പെടുത്തി. ഒരു ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ചലനത്തെക്കുറിച്ച്‌ എല്ലാ വിവരങ്ങളും അതിന്റെ ഷ്രാഡിംഗര്‍ സമവാക്യം നിര്‍ധാരണം ചെയ്‌തു മനസ്സിലാക്കാം.
ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ മറ്റെല്ലാ മൗലിക കണികകള്‍ക്കുമെന്നപോലെ ആന്തരികമായ ഒരു കോണീയ സംവേഗമുണ്ട്‌. ഇതിന്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ചക്രണം എന്നു പറയുന്നു. ഏകകമായിട്ടെടുത്താല്‍ ഇതിന്റെ അളവ്‌ മ്മ ഏകകം ആണ്‌. ചക്രണം അര്‍ധപൂര്‍ണ സംഖ്യയായിട്ടുള്ള കണികകള്‍ ഫെര്‍മി-ഡിറാക്‌ സാംഖ്യികമാണ്‌ അനുസരിക്കുക. ഇക്കാരണത്താല്‍ അവയെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഇലക്‌ട്രോണ്‍ ഒരു ഫെര്‍മിയോണ്‍ ആണ്‌. അതിനാല്‍ ഇവ പോളി അപവര്‍ജന നിയമത്തിനു വിധേയമായിരിക്കും; അതായത്‌, എല്ലാ ക്വാണ്ടം സംഖ്യകള്‍ക്കും ഒരേ മൂല്യങ്ങളുള്ള രണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രോണുകളെ ഒരേസമയം കണ്ടെത്തുക സാധ്യമല്ല.
1928-ല്‍ പി.എ.എം. ഡിറാക്‌ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തംകൂടി കണക്കിലെടുത്തുകൊണ്ട്‌ ഇലക്‌ട്രോണിനെപ്പറ്റി ഒരു സിദ്ധാന്തം രൂപീകരിക്കുകയുണ്ടായി. ഡിറാക്‌ തരംഗസമവാക്യത്തിന്റെ നിര്‍ധാരണം ഇലക്‌ട്രോണിനെ വിജയപ്രദമായി വിവരിക്കാന്‍ പര്യാപ്‌തമായി. എന്നാല്‍ ഈ സമവാക്യത്തിനു മറ്റൊരു നിര്‍ധാരണം കൂടി സാധ്യമാണെന്നു കണ്ടു. ഈ നിര്‍ധാരണം, ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ അത്രതന്നെ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതും എന്നാല്‍ വിപരീത ചാര്‍ജ്‌ വഹിക്കുന്നതുമായ ഒരു കണികയെയാണ്‌ സൂചിപ്പിക്കുന്നത്‌. അന്ന്‌ ധനചാര്‍ജുള്ളതായി അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന ഒരേയൊരു കണിക ഇലക്‌ട്രോണിനോളം തന്നെയുള്ള വിപരീതചാര്‍ജും എന്നാല്‍ അതിന്റെ 1,836 മടങ്ങ്‌ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതും ആയ പ്രാട്ടോണ്‍ ആയിരുന്നു. ഇതുമൂലം ആദ്യം ഈ നിര്‍ധാരണം വളരെ ചിന്താക്കുഴപ്പം ഉണ്ടാക്കി. എന്നാല്‍ 1932-ല്‍ സി.ഡി.ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍, പി.എം.എസ്‌. ബ്ലാക്കറ്റ്‌ എന്നിവര്‍ ധനചാര്‍ജ്‌ വഹിക്കുന്നതും ഇലക്‌ട്രോണിനോളം തന്നെ ദ്രവ്യമാനമുള്ളതുമായ പോസിട്രോണ്‍ എന്ന കണിക കണ്ടുപിടിച്ചതോടെ ഡിറാക്‌സമവാക്യത്തിന്റെ രണ്ടാം നിര്‍ധാരണത്തിന്‌ യോജിച്ച ഒരു കണികയുടെ അസ്‌തിത്വം അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടു. അതോടൊപ്പം ചക്രണം ഉള്‍പ്പെടെയുള്ള ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ സ്വഭാവങ്ങളെ വിവരിക്കുന്നതില്‍ ഡിറാക്‌ സിദ്ധാന്തത്തിനുള്ള പര്യാപ്‌തതയും തെളിയിക്കപ്പെട്ടു. പോസിട്രോണിനും ചക്രണം മ്മ തന്നെയാണ്‌. ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ പ്രതികണമാണ്‌ പോസിട്രോണ്‍; പോസിട്രോണും ഇലക്‌ട്രോണും കൂടിച്ചേര്‍ന്ന്‌ "പോസിട്രോണിയം' അണു എന്നു വിളിക്കാവുന്ന ഒരു നിബന്ധിതാവസ്ഥ (bound state) ഉണ്ടാകുന്നു. എന്നാല്‍ ഈ അവസ്ഥ ഏകദേശം 10-7 സെക്കന്‍ഡ്‌ മാത്രമേ നിലനില്‌ക്കുന്നുള്ളൂ. അതിനുശേഷം കണപ്രതികണങ്ങള്‍ പരസ്‌പരം ഉന്മൂലനം ചെയ്‌ത്‌ ഗാമാരശ്‌മികളുണ്ടാകുന്നു.
ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ ഭ്രമണപഥ(orbital)ചലനം, ചക്രണ (spin) ചലനം എന്നിവമൂലം അതിന്‌ കാന്തികഗുണങ്ങളുണ്ടാകുന്നു. ഡിറാക്‌ സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ സ്വതന്ത്ര ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ കാന്തികാഘൂര്‍ണം (c പ്രകാശവേഗം) ആണ്‌. എന്നാല്‍ ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ യഥാര്‍ഥ കാന്തികാഘൂര്‍ണം ഇതില്‍ നിന്നു അല്‌പം വ്യത്യാസപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു. റീനോര്‍മലൈസ്‌ഡ്‌ ക്വാണ്ടം ഫീല്‍ഡ്‌ (Re-normalised quantum field) സിദ്ധാന്തമനുസരിച്ച്‌ ഇലക്‌ട്രോണ്‍ അതിന്റെ സ്വന്തം മണ്ഡലങ്ങളുമായി അന്യോന്യക്രിയകളിലേര്‍പ്പെടുന്നു. ഇതുമൂലമുള്ള വികിരണ സംശോധനങ്ങള്‍ക്കുശേഷം = 1.0011 ആണ്‌. ഈ മൂല്യം പരീക്ഷണമൂല്യവുമായി പൊരുത്തപ്പെടുന്നുണ്ട്‌.
ദ്രവ്യത്തിന്റെ പ്രധാനഘടകമെന്ന നിലയ്‌ക്ക്‌ ഭൗതികപ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഘടനയ്‌ക്ക്‌ പ്രധാന കാരണം ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ വിവിധ ഗുണധര്‍മങ്ങളാണ്‌. ഉദാ. ഇലക്‌ട്രോണ്‍, ബോസ്‌-ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ സാംഖ്യികം അനുസരിക്കുന്ന ഒരു ബോസോണ്‍ ആയിരുന്നെങ്കില്‍ ലോകം പരിപൂര്‍ണമായൂം വ്യത്യസ്‌തമായിരുന്നേനെ. ഈ നിലയ്‌ക്ക്‌ തത്ത്വചിന്തയിലും ഇലക്‌ട്രോണിന്‌ അപരിത്യാജ്യമായ ഒരു സ്ഥാനം ഉണ്ട്‌.
(ഡോ. സി.പി. ഗിരിജാവല്ലഭന്‍)
