සිංහලෙන් ක්වන්ටම් (Quantum in Sinhala) - 2

පරම අංශු (fundamental particles)

ක්වන්ටම් විද්‍යාව තුල ඉතා කුඩා අවකාශයන් තුලට එබිකම් කර අධ්‍යනය කෙරෙන බව දැන් ඔබ දන්නවා. ඉතිං ඉතා කුඩා අවකාශයක් තුල පවතින දේවල් ගැනනෙ එබැවින් සොයා බැලෙන්නේ. ඒ දේවල් මොනවාද? ඒ ගැන දැන් මොහොතක් සොයා බලමු.

 

මේ විශ්වීය අවකාශය තුල පවතිනවා යැයි නිශ්චිතවම සොයා ගෙන ඇති “දේවල්” වර්ග 2ක් ඇත. ඒවා නම්,

       1.       ශක්ති (energy)

       2.       පදාර්ථ (matter)

 

එහෙත් විශ්වය ගැන කරපු පර්යේෂනවලින් පෙනී යන්නේ අප දැනට දන්නා ශක්ති හා පදාර්ථවලින් පමනක් විශ්වයේ හැසිරීම විස්තර කර ගත නොහැකි බවයි. විශ්වයේ සමස්ථ හැසිරීම හරිහැටි පැහැදිලි කිරීමට නම් පදාර්ථ හා ශක්තින් යන දෙකට අමතරව තවත් “දේවල්” 2ක් විශ්වයේ පැවතිය යුතු යැයි උපකල්පනය කර ඇත. ඒවා නම්,

       1.       අඳුරු ශක්ති (dark energy)

       2.       අඳුරු පදාර්ථ (dark matter)

 

මේවාට අඳුරු යන විශේෂනය යොදා ගෙන ඇත්තේ ආලෝකය (හෝ විද්‍යුත්චුම්භක තරංග) මඟින් අපට ඒවා දැක/දැන ගත නොහැකි නිසාය (එහෙම නැතිව අද්භූත/ආගමික අර්ථකථනයන් ඊට අනවශ්‍ය වේ). එහෙත් ගණනය කිරීම්වලින් පෙනී යන්නේ අඳුරු ශක්ති හා අඳුරු පදාර්ථ විශ්වයේ පවතින සියලුම දෑවලින් 95% ක ප්‍රමාණයක් අත්පත් කර ගන්නා බවයි. එවිට ශක්ති හා පදාර්ථ යන දෙකම එකට ගත් විට ඒවා 5% ක තරම් කුඩා ප්‍රතිශතයක් පමනයි හිමි කර ගන්නේ. ඒ කියන්නේ අපට නොපෙනුනත් වැඩි දැනුමක් ඒ ගැන නැතත් විශ්වය පුරා වැඩිපුරම පවතින්නේ අඳුරු පදාර්ථ හා අඳුරු ශක්ති  වේ.

තවමත් අඳුරු ශක්ති හා අඳුරු පදාර්ථ ගැන විද්‍යාගාරයක් තුලදී පර්යේෂනයට ලක් කළ නොහැකි නිසාත් ඈත අභ්‍යවකාශය තුල පවතිනවා යැයි සිතුවත් ඒවා නිශ්චිතව අපගේ උපකරණවලට හසුව නැති නිසාත්, ඒ ගැන කෙරී තිබෙන අධ්‍යනයන් ඉතා අල්පය. එනිසා ක්වන්ටම් විද්‍යාව තුල තවමත් ඒවාට නිසි තැනක් හිමිව නැත. ඒ අනුව, ක්වන්ටම් විද්‍යාව තුලදී මෙතෙක් අධ්‍යනය කර තිබෙන්නේ (සාමාන්‍ය) ශක්ති හා පදාර්ථ ගැන පමනි.

 

පදාර්ථය ගැන අධ්‍යනවලදී පරමානුව අපට හමු විය. පරමානුවටත් වඩා “ඉතා කුඩා අංශු” තිබෙන බවත්, පරමානුව වුවද සෑදී තිබෙන්නේ මෙම “ඉතා කුඩා අංශු” වලින් බව සොයා ගැනුනි. මෙම “ඉතා කුඩා අංශු” උප-පරමාණුක අංශු (sub-atomic particles) ලෙස හැඳින්වේ. එම උප-පරමාණුක අංශු වන්නේ,

 

       1.       ඉලෙක්ට්‍රෝන (electron)

       2.       ප්‍රෝටෝන (proton)

       3.       නියුට්‍රෝන (neutron)

 

ඉන්පසු ඇති වන ගැටලුව වන්නේ මෙම උප-පරමානුක අංශු පරමානුව තුල තිබෙන ආකාරය කෙසේද යන්නයි. මෙම පරමානුව ගැන නොයෙක් විද්‍යාඥයන් හොඳින් අධ්‍යනය කර ඊට විවිධ ආකෘති ඉදිරිපත් තිබේ (විද්‍යාව තුල සිදු වන්නේ යම් යම් සංසිද්ධි ගැන හොඳින් අධ්‍යනය කර ඉන් එළඹෙන නිගමනවලට ගැලපෙන ලෙස යම් ආකෘතියක් ගොඩනැඟීමයි). ඒ අතරින් රදෆර්ඩ්ගේ පරමානුක ආකෘතිය වැදගත්ය. ඔහුගේ සුප්‍රසිද්ධ රන්පත් පරීක්ෂණයෙන් අපට පරමානුව ගැන ඉතාම වැදගත් කරුණු රැසක් හෙලි කර දුනි. එනම්, පරමානුව තුල එහි මධ්‍යය වටකරගෙන ඉතා විශාල අවකාශයක් පුරා ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කරන බවත්, අනෙක් උප-පරමානුක අංශු අර පරමානුවේ මධ්‍යයෙහි පවතින බවයි. පරමානුවේ මැද ඇති ඉතා කුඩා මධ්‍ය ප්‍රදේශය පරමානුක න්‍යෂ්ටිය (nucleus)  ලෙස හැඳින්වේ. 

  

දළ වශයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක විශාලත්වය ෆෙම්ටොමීටර් 0.001 පමනද, ප්‍රෝටෝනයක විශාලත්වය ෆෙම්ටොමීටර් 1 පමනද, නියුට්‍රෝනයක විශාලත්වය ෆෙම්ටොමීටර් 1ක් පමනද වේ. පරමානුවක විශාලත්වය වන ෆෙම්ටොමීටර් 100,000 සමඟ මෙම අගයන් සසඳා බලන්න. එවිට පරමානුව විශාල ෆුට්බෝල් ක්‍රීඩාංගයනකට උපමා කළොත් එම පිට්ටනිය මැද තිබෙන කුඩා කඩල ඇටයක් තරමටයි න්‍යෂ්ටියේ විශාලත්වය පවතින්නේ. එවිට පිට්ටනියේ ඉතිරි ඉඩ සියල්ලම ඉලෙක්ට්‍රෝනවලට සැරිසැරීමටයි තිබෙන්නේ.

 

උපපරමානුක අංශුවල විශාලත්වයට අමතරව ඒවාට විද්‍යුත් ආරෝපණය (electric charge) නම් මූලික ගතිලක්ෂණයක්ද ඇත. ඉලෙක්ට්‍රෝන ඍණ ආරෝපිතද, ප්‍රෝටෝන ධන ආරෝපිතද වන අතර, නියුට්‍රෝනවලට කිසිදු ආරෝපණයක් නැත (උදාසීන - neutral).

 

එලෙසම, උපපරමානුක අංශුවල ස්කන්ධයන් (mass) පවා සොයා ගෙන ඇත. ඒ අනුව ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ස්කන්ධය 10^-31kg ද, ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය 10^-28kg ද , නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධන 10^-28kg ද වේ. දළ වශයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධය ප්‍රෝටෝනයක ස්කන්ධය මෙන් 1/2000ක් පමණ වෙනවා. එනිසයි අප කියන්නට පුරුදුව සිටින්නේ ඉලෙක්ට්‍රෝනයක ස්කන්ධය ශූන්‍යයි කියා (එහෙත් එය ශූන්‍ය නොවේ). තවද, ප්‍රෝටෝනයක හා නියුට්‍රෝනයක ස්කන්ධය දළ වශයෙන් එකිනෙකට සමානය. 

 

මේ එක් එක් උපපරමානුක අංශුවල ස්කන්ධයන් සලකා, එක් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් හා එක් ප්‍රෝටෝනයක් පමනක් තිබෙන හයිඩ්‍රජන් පරමානුවක ස්කන්ධය 10^-28kg  + 10^-31kg = 1.001x10^-28kg  පමන පැවතිය විය යුතුයි නේද? එහෙත් හයිඩ්‍රජන් පරමානුවක ස්කන්ධය ඇත්තටම මැනගත් විට එය 1.660538921x10^-27kg පමන වේ. මෙලෙස මැන ගත් අගය ගණනය කරගත් අගයට වඩා විශාල වූයේ කෙසේද? ඒ ගැන ක්වන්ටම් විද්‍යාත්මක පැහැදිලි කිරීමක් ඇත (එය පසුව බලමු).

 

රදර්ෆර්ඩ්ගේ ආකෘතියෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝන ආදි උපපරමානුක අංශු නිසලව තිබේද ගමන් කරමින් තිබේද යන ආදි දේවල් ගැන කියවෙන්නේ නැත. එහෙත් සාමාන්‍ය විද්‍යා දැනුම අනුව ඔබ දන්නවා විද්‍යුත් ආරෝපන එකිනෙකට ආකර්ෂනය හෝ විකර්ශනය කරන බව (ධන ධන හා ඍණ ඍණ විකර්ෂනයත්, ධන ඍන ආකර්ෂනයත් කරනවා). ඒ අනුව, න්‍යෂ්ටිය මැද ධන ආරෝපිත ප්‍රෝටෝන තිබේ නම්, ඒ අවට ඍන ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝන තිබේ නම්, ස්කන්ධය ඉතාම කුඩා ඉලෙක්ට්‍රෝනයන්, ස්කන්ධය ඊට වඩා දෙදහස් ගුණයක් විශාල ප්‍රෝටෝන/න්‍යෂ්ටිය දෙසට ආකර්ශනය විය යුතුයි නේද? විෂම ආරෝපිත අංශු එකිනෙකට ආකර්ශනය කරන අතර, වැඩි ස්කන්ධය දෙසට අඩු ස්කන්ධය ගමන් කරයි.

 

එසේ වූවා නම්, පරමානුව තුල තිබෙන සියලු ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය තුලට කිඳා බසිනු ඇත. එවිට, පරමානුව ඉතා ක්ෂණයකින් පරමානුවක සාමාන්‍ය විශාලත්වයේ සිට න්‍යෂ්ටියේ විශාලත්වය දක්වා හැකිලෙනු ඇත. ඒ අනුව විශ්වයේ සියලුම ද්‍රව්‍ය අද තිබෙන ප්‍රමානවලට වඩා දල වශයෙන් 1/100 ක ගුනයකට කුඩා වනු ඇත. ඇත්තටම, පරමානුවේ ඇති ඉලෙක්ට්‍රෝන සියල්ල න්‍යෂ්ටිය තුලට කිඳා බසින අවස්ථා ඇත. නියුට්‍රෝන තාරකා (neutron stars) ලෙස හැඳින්වෙන අතිදැවැන්ත ස්කන්ධයක් සහිත තාරකා එවැනි වේ (තාරකා ගැන අප මෙම ලිපිවල කතා නොකරන බැවින් නියුට්‍රෝන තාරකා ගැන වෙනම සොයා බලන්න).

 

නියුට්‍රෝන තාරකා වැනි විශේෂිත අවස්ථාවල හැරෙන්නට ඉලෙක්ට්‍රෝන පවතින්නේ හැමවිටම න්‍යෂ්ටියෙන් පිටත වේ. එහෙත් න්‍යෂ්ටිය තුලට ඒවා ආකාර්ෂණය නොවන්නේ කෙලෙසද? විද්‍යාව දන්නා කාටත් එකවරම මතක් වන්නේ කේන්ද්‍රාපසාරි බලය (centrifugal force) වේ. ඕනෑම අංශුවක්/වස්තුවක් වෘත්තයක් ආකාරයට ගමන් කරන විට, එම අංශුවට/වස්තුවට කෙන්ද්‍රයේ සිට අරීයව (radially) පිහිටන බලය කේන්ද්‍රාපසාරි බලයයි.

ඒ අනුව, ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා වේගයෙන් ගමන් කළ යුතු යැයි සිතිය හැකිය. එවිට, විද්‍යුත් ආකර්ෂන බලය නිසා න්‍යෂ්ටිය දෙසට ආකර්ණය වීමට උත්සහ දරන ඉලෙක්ට්‍රෝන වෘත්ත මාර්ගයක ගමන් කිරීම නිසා හට ගන්නා කේන්ද්‍රාපසාරි බලය නිසා න්‍යෂ්ටියෙන් ඉවතට යෑමටද උත්සහ දරයි. මෙම එකිනෙකට ප්‍රතිවිරුද්ධ දිශාවලට පවතින බල දෙක සමබල වූ විට, ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය තුලට කිඳා නොබසින අතර න්‍යෂ්ටිය අත් නොහැර න්‍යෂ්ටිය වටේට ගමන් කරනවා යැයි සිතිය හැකිය.

 

මේ ලෙසට එම ගැටලුව විසඳූ විට, දැන් ඉලෙක්ට්‍රෝන න්‍යෂ්ටිය වටා වේගයෙන් ගමන් කරනවා යැයි සිතිය හැකිය. තව දුරටත් පර්යේෂණ කරන විට, ඉලෙක්ට්‍රෝන සියල්ලම එකම ගමන් මාර්ගයක ගමන් කරනවා වෙනුවට න්‍යෂ්ටියේ සිට නිශ්චිත දුරවල්වලින් පිහිටි කක්ෂ කිහිපයක ගමන් කරන බවද සොයා ගන්නා ලදි. මෙය තමයි පරමානුව පිලිබඳ ග්‍රහ ආකෘතිය. මේ එක් එක් කක්ෂ ශක්ති මට්ටම් (energy levels) ලෙස හැඳින් වෙන අතර, ඒවා K, L, M, N ලෙස කැපිටල් ඉංග්‍රිසි අකුරුවලින් (කේ අකුරේ සිට ඉහලට) හෝ 1, 2, 3, 4 ආදි ලෙස නිරූපණය කෙරේ.

මෙම ආකෘතිය ඉලෙක්ට්‍රොනික්ස්, රසායන විද්‍යාව වැනි ක්ෂේත්‍රයන්ට ඉතා පහසු එකක් විය. පරමානුවක පහල ශක්ති මට්ටමේ සිටින ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් ඉහල ශක්ති මට්ටමකට යා හැකියි එම පරමානුවට සුසුදු ශක්තියක් සැපයීමෙන් (තාපය සැපයීමෙන් හෝ කම්පනයට ලක් කිරීමෙන් හෝ ආලෝකය සැපයීමෙන් හෝ). ඉලෙක්ට්‍රෝන උත්තේජනය (electron excitation) ලෙස මෙම සංසිද්ධිය හැඳින්වේ. මෙලෙස ඉහල ශක්ති මට්ටමකට ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කොට ඇති පරමානුවක් උත්තේජිත පරමානුව (excited atom) ලෙස හැඳින් වේ (පහත රූපයේ වම් කොටසින් මෙය පෙන්වේ).  උත්තේජිත පරමානුවක් දිගටම එලෙම උත්තේජිත තත්වයේ පවතින්නේ නැත. එය හැමවිටම බලන්නේ හැකි ඉක්මනින් තමන්ගේ ස්වාභාවික තත්වයට (භූගත තත්වය - ground state) පත් වීමටයි. ඒ අනුව, පිටතින් සපයන ශක්තිය ඉවත් කළ විට, උත්තේජිත පරමානුවේ ඉහල ශක්ති මට්ටමකට පැන සිටි ඉලෙක්ට්‍රෝනය තමන් මුලින් ලබා ගත් ශක්තිය ඉවතර කර වහම තමන් පෙර සිටි පහල ශක්ති මට්ටමට පනී (පහත රූපයේ දකුනු කොටසින් මෙය පෙන්වේ). ලේසර් ක්‍රියාත්මක් වන්නේ මෙම සිද්ධාන්තය මතයි. මූලද්‍රව්‍ය වෙන් වෙන්ව හඳුනා ගැනීම (spectroscopy) ක්‍රියාත්මක වන්නේද මෙම සිද්ධාන්තය මතයි.

  

තවද, ප්‍රමාණවත් තරම් ශක්තියක් පරමානුවකට සපයන්නේ නම්, ඉන් ඉලෙක්ට්‍රෝනයක් සම්පූර්ණයෙන්ම වුවද ඉවත් කර දැමිය හැකිය. මෙය අයනීකරණය (ionization) ලෙස හැඳින්වේ. ඇත්තටම ධන හා ඍණ අයන සෑදීම, පරමානු එකිනෙකට බන්ධන සෑදීම, ආවර්තිතා වගුවෙන් පෙන්වන විවිධ රටා ආදි සරල රසායන විද්‍යා සංකල්ප ගැන දැනුමක් ලබා ගන්න.

 

එහෙත් මෙම ග්‍රහ ආකෘතියේද විශාල ගැටලුවක් ඇති බව පසුව තේරුම් ගත්තා. ඊට හේතුව මෙයයි. යම් ආරෝපිත අංශුවක් අරේඛීය (වෘත්ත) චලිතයේ යෙදෙන විට (එනම් ත්වරණයකට ලක් වන විට), එම අංශුවෙන් යම් විකිරණයක් ඉවතට විමෝචනය වේ. ආලෝකයේ වේගයට ආසන්න වේගයකින් ආරෝපිත අංශු එලෙස ත්වරණයකට ලක් වූ විට පිටවන විකිරණය synchrotron radiation ලෙස හැඳින්වේ. 

 

විකිරණ යනුද ශක්ති ස්වරූපයක් වන නිසා, විකිරණය ඉවතට යනවා යනු ශක්තිය හානි වීමකි. ඉතිං, ඍන ආරෝපිත ඉලෙක්ට්‍රෝනද වෘතිත චලිතයේ යෙදෙන බැවින් ඒවා වලින්ද විකිරණය පිට විය යුතුය. ඒ කියන්නේ කාලයත් සමඟ ක්‍රමක්‍රමයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ ශක්තිය අඩු වෙමින් යයි. ඒ කියන්නේ කාලයත් සමඟ ඉලෙක්ට්‍රෝනයේ න්‍යෂ්ටිය වටා කරකැවෙන වේගය අඩු වෙමින් යයි. කරකැවෙන වේගය අඩු වෙනවා කියන්නේ කේන්ද්‍රාපසාරි බලයද අඩු වෙනවා යන්නයි. කේන්ද්‍රාපසාරි බලය මනින සූත්‍රය වන F_C = mV²/r හෝ F_C = mω²r අනුව කරකැවෙන වේගය වැඩි වන විට කේන්ද්‍රාපසාරි බලය වැඩි වන බව පේනවානෙ.

 

එවිට ඇතුලට තිබෙන ආකර්ෂණ බලයට වඩා පිටතට විසි කරන කේන්ද්‍රාපසාරි බලය අඩු වෙන නිසා, ක්‍රමක්‍රමයෙන් ඉලෙක්ට්‍රෝනය න්‍යෂ්ටිය දෙසට ගමන් කරයි ස්පයිරල් එකක් ආකාරයෙන්. ඉතාම සුලු කාලයක් තුලදී ඉලෙක්ට්‍රෝන සියල්ල නවතින්නේ න්‍යෂ්ටිය තුල වේ.

 

ඒ කියන්නේ දැන් ග්‍රහ ආකෘතියද නිවැරදි නොවේ. මෙතැන විශාල සිරවීමක් තිබේ. එනම්, ඉලෙක්ට්‍රෝන නිසලව තිබුණත් න්‍යෂ්ටිය දෙසට ඇද ගනී. ඉලෙක්ට්‍රෝන ගමන් කළත් න්‍යෂ්ටිය දෙසට ඇද ගනී. අර සිංහල කියමනක් තිබෙන්නේ ගෙදර ගියොත් අඹු නසී; මඟ සිටියොත් තෝ නසී කියා. අන්න එවැනි තත්වයකි තිබෙන්නේ. එසේ නම්, මෙයට අමුතුම වෙනස්ම විසඳුමක් ලබා දීමට සිදු වෙනවා නේද? ඔව්. ඊට ඩිබ්‍රෝලි ආදි විද්‍යාඥයන් විසින් ලබා දුන් අමුතුම විසඳුමත් සමඟ තමයි ක්වන්ටම් විද්‍යාවේ එක් ආරම්භයක් ඇති වූයේ. පසුව මේ ගැන සොයා බලමු.

 

මෙලෙස එක පසෙකින් ක්වන්ටම් විද්‍යාව ගොඩ නැඟෙද්දී පදාර්ථය හා ශක්තිය ගැන තව තවත් ගැඹුරට පර්යේෂන සිදු විය. එහි ප්‍රතිපලයක් ලෙස පරම අංශු භෞතික විද්‍යාව (elementary particle physics) බිහි විය. එනම්, ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්‍රෝටෝන නියුට්‍රෝන වලටත් වඩා කුඩා අංශු තිබෙන බව සොයා ගත්තා. ඒ කියන්නේ උප-පරමාණුක අංශුවලටත් වඩා කුඩා අංශු තිබෙනවා. එම අංශු පරම අංශු (elementary particles හෝ fundamental particles) ලෙස හැඳින් වෙනවා. පදාර්ථය පමනක් නොව ශක්තියද සෑදී තිබෙන්නේ මෙම පරම අංශුවලින් බව සොයා ගත්තා. ඒ ගැන දැන් විමසමු.

 

අප දන්නවා විවිධාකාරයේ ශක්තින් තිබෙනවා. විදුලි ශක්තිය, චුම්භක ශක්තිය, රේඩියෝ තරංග, ආලෝකය, තාපය, විකිරණ, රසායනික ශක්තිය, චාලක ශක්තිය, විභව ශක්තිය ආදි ලෙස ඒවා විවිධ නම්වලින්/ප්‍රභේදවලින් පවතී. ශක්තිය යනු සරලව අර්ථ දැක්විය හැකියි “කාර්ය කිරීමේ හැකියාව” ලෙස. කාර්ය (work) යනු නිශ්චිත විද්‍යා සංකල්පයකි. එනම්, යම් අංශුවක්/වස්තුවක් මතට යම් බලයක් ලබා දුන් විට එම බලය නිසා එම වස්තුව/අංශුව යම් දුරක්/විස්ථාපනයක් ගමන් කරයි නම්, එම බලයත් විස්ථාපනයත් ගුණ කළ විට ලැබෙන්නේ අප සිදු කළ කාර්ය ප්‍රමාණයයි.

 

කාර්ය = බලය x විස්ථාපනය       (W = F x d)

 

ඉතිං කාර්යක් කිරීමට තමයි ශක්තියක් අවශ්‍ය වන්නේ. එනිසා කාර්ය හා ශක්තිය යනු දෙකම එක්තරා විදියකින් සමාන වේ (ඇත්තටම අගයෙන් සර්වසම වේ; දෙකම මනින සම්මත ඒකකය ජූල් (J) වේ).

 

එහෙත් කෙනෙකුට මෙතැනත් ගැටලුවක් මතු විය හැකිය. ආලෝක ශක්තිය හෝ තාප ශක්තිය හෝ රේඩියෝ තරංග ගත් විට එතැන කිසිම දෙයක් චලනය වන්නේ නැත. එනම් විස්ථාපනයක් නැත. එවිට, එවැනි ශක්තින්ට ඉහත කාර්ය සොයන සූත්‍රය වලංගු නැහැ නේද? ඔව්, ඉහත සූත්‍රය එලෙසම අදාල වන්නේ යාන්ත්‍රික ශක්තිය (mechanical energy) සෙවීමටයි.

 

එහෙත් එය සිතිය යුත්තේ මෙසේය. ආලෝකය වේවා, තාපය වේවා චාලක/යාන්ත්‍රික ශක්තිය වේවා අවසානයේදී මේ සියල්ලම ශක්තිය තමයි. ඒ සියලුම ශක්තිය මනින ඒකකය ජූල් වේ. ශක්තිය යනු ශක්තියේ ස්වරූපය නොවේ; ස්වරූපය විවිධ වුවත් ශක්තිය යනු එකම එක ආකාරයම වේ (එනම් කාර්යන් කිරීමට හැකියාවයි). පහත ආකාරයට සිතා බලන්න.

 

අප දන්නවා යම් ශක්තියක් තවත් ශක්ති ආකාරයකට පත් කළ හැකිය; ඊට ශක්ති පරිනාමනය (energy transformation) යැයි කියනවා. උදාහරණ ලෙස, විදුලි ශක්තිය ආලෝක ශක්තිය හෝ තාප ශක්තිය හෝ යාන්ත්‍රික ශක්තිය බවට පරිනාමනය කළ හැකියි පිලිවෙලින් බල්බය, හීටරය, මෝටරය යන උපකරණ මඟින්. ඉතිං, අපි විදුලි ශක්තිය එලෙස වෙනත් ශක්ති බවට පත් වන අවස්ථාවක් සලකමු (100% ශක්තිය හානියකින් තොරව පරිනාමනය වෙනවා යැයි උපකල්පනය කරමු). එවිට, විදුලි ශක්තිය ජූල් 100ක් ආලෝක ශක්තිය බවට පත් කරමු. එවිට අපට කීමට සිදු වෙනවානෙ ආලෝක ශක්තිය ජූල් 100ක් දැන් ලැබෙනවා කියා. එලෙසම, එම ජූල් 100ක විදුලි ශක්තියම තාප ශක්තිය බවට පත් කළේ නම්, අපට තාප ශක්තිය ජූල් 100ක් ලැබෙනවානෙ. එලෙසම යාන්ත්‍රික ශක්තියෙන් ජූල් 100ක්ද ලබා ගත හැකියිනෙ. අපට අවසානයේ ලැබෙන ශක්ති ස්වරූප ආලෝකය, තාපය, හා යාන්ත්‍රික ලෙස තුන් ආකාරයකින් වුවත්, ඒ සියල්ලේම අගය ජූල් 100 නේද? අන්න ඒ ආකාරයෙන් වක්‍ර ක්‍රමයකින් එකිනෙකට වෙනස් ස්වරූපයේ ශක්තින් සමාන කළ හැකියි.

 

එම විස්තරය අනුව, අප දැන් දන්නවා කාර්ය (ශක්තිය) හටගන්නේ බලය (force) නිසා බව. මෙම වැදගත් සම්බන්දතාව හොඳින් මතක තබා ගන්න. සියලුම ශක්තින් පිටුපස සිටින්නේ බලයකි. එනිසා බලය ගැන අප දන්නේ නම් ශක්තින් ගණනය කර ගත හැකියි. විද්‍යාව පවසන්නේ එකිනෙකට වෙනස් බල වර්ග 4ක් තිබෙන බවයි. ඒවා,

 

       1.      විද්‍යුත් චුම්භක බලය (electromagnetic force)

       2.      ගුරුත්වාකර්ෂන බලය (gravitational force)

       3.      ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බලය (strong nuclear force)

       4.      දුබල න්‍යෂ්ටික බලය (weak nuclear force)

 

මේ විශ්වයේ තිබෙන සියලුම පදාර්ථ එකිනෙකට වෙනස් මූලද්‍රව්‍ය 120කට ඌණනය කළ හැකි සේම, මේ විශ්වයේ තිබෙන සියලුම ශක්තින් එකිනෙකට වෙනස් බල 4කට ඌණනය කළ හැකි බව තේරුම් ගන්න.

 

ගුරුත්වාකර්ෂන බලය හට ගන්නේ යම් පදාර්ථයක් (එනම් ස්කන්ධයක්) පැවතීම නිසාය. ස්කන්ධය වැඩි වන තරමට ඉන් ඇති වන ගුරුත්වාකර්ෂන බලයද වැඩි වේ. ඔබටත් මටත් ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයක් තිබේ. කුහුඹුවෙකුටත් තිබේ. එහෙත් අපගේ ස්කන්ධය හේතුවෙන් ඇති වන ගුරුත්වාකර්ශන බලය ඉතාම කුඩාය. අවට තිබෙන දේවල් අප දෙසට ආකර්ෂණය වෙන බවක් නොපෙනෙන්නේ එනිසයි. එහෙත් ග්‍රහලෝකයක්, තරුවක් වැනි විශාල වස්තුවකට අතිවිශාල ස්කන්ධ ඇති නිසා, ඒවායෙන් හට ගන්නා ගුරුත්වාකර්ෂන බලයන්ද විශාල වේ. එනිසයි, පොලොව දෙසට සියල්ල ආකර්ෂණය වන්නේ.

 

දුබල හා ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බල යනු පරමානුවේ න්‍යෂ්ටිය තුල පවතින බල විශේෂ දෙකකි. ඒවා අපට අවශ්‍ය අවශ්‍ය පරිදි පාලනය කිරීම අපහසුද වේ. ගුරුත්වාකර්ෂණ බලයද එලෙසම පාලනය කිරීම අපහසු වේ.

 

ඔබ දන්නවා විකිරණශීලිතාව (radioactivity) නම් සංසිද්ධියක් තිබෙනවා (විකිරණශීලිතාව ගැන සොයා බලන්න). විකිරණශීලිතාව සහිත ද්‍රව්‍යයක් ගත් විට, නිරන්තරයෙන්ම ඉන් ශක්තිය ඉවතට ක්ෂය වී යයි. ඇල්ෆා කිරණ, බීටා කිරණ, ගැමා කිරණ ආදි ලෙස ආකාර කිහිපයක විකිරණ තිබෙන අතර, ඉන් එකක් හෝ කිහිපයක් එලෙස විකිරණය වේ. මෙලෙස යම් විකිරණශීලි ද්‍රව්‍යයකින් විකිරණය සිදු වීමට බලපාන බලය තමයි දුබල න්‍යෂ්ටික බලය කියන්නේ. 

 

එලෙසම, න්‍යෂ්ටිය තුල ධන ආරෝපිත ප්‍රෝටෝනද උදාසීන නියුට්‍රෝනද ඇත. න්‍යෂ්ටිය යනු ඉතාම කුඩා ඉඩකඩකි. මෙම ඉතා කුඩා ඉඩකඩ තුල ධන ආරෝපිත ප්‍රෝටෝන රාශියක් පවතිනේ කෙසේදැයි සිතා බලන්න. එනම්, ප්‍රෝටෝන එකිනෙකට විකර්ෂණය කර ගෙන න්‍යෂ්ටිය අතිවිශාල එකක් විය යුතුයි නේද? එහෙත් එසේ වී නොමැත. ඊට හේතුව ප්‍රෝටෝන හා නියුට්‍රෝන (මේ අංශු දෙවර්ගයටම පොදුවේ නියුක්ලියෝන - nucleon යැයි කියනවා) එකිනෙකාව ආකර්ෂණය කර ගන්නා වෙනත්ම ආකාරයක බලයක් එහි තිබීමයි. මෙන්න මෙම බලය තමයි ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බලය කියන්නේ. ඇත්තටම ප්‍රෝටෝනවල ඇති විද්‍යුත් ආරෝපන නිසා ඒවා එකිනෙකා විකර්ෂණය කරන්නට හැදුවත්, නියුක්ලියෝන අතර තිබෙන ප්‍රබල න්‍යෂ්ටික බලය කොතරම් ප්‍රබලද කියතොත් ඉතාම කුඩා ඉඩකඩක ඒවා “ගුලි වී සිටිනවා”.

 

ඉතාම “ස්මාට්” බලය වන්නේ විද්‍යුත්චුම්භක බලයයි. ආලෝකය, රේඩියෝ තරංග, අධෝරක්ත කිරණ, පාරජම්බූල කිරණ, එක්ස් කිරණ, ගැමා කිරණ, කාන්දම්, විදුලිය, රසායනික ශක්තිය (මුලු රසායනික විද්‍යාවම හා ජීව විද්‍යාව පවා පදනම් වන්නේ මේ රසායනික ශක්තිය මතයි) යන සියල්ලටම පිටුපසින් සිටින්නේ මෙයයි. තවද, අපට පහසුවෙන් මෙම බලය හැසිරවියද හැකිය. එනිසා මිනිසා විසින් මෙම බලය විවිධාකාරයෙන් ප්‍රයෝජනයට ගන්නවා. එනිසාම ඉතා විශාල දැනුමක්ද අපට තිබෙනවා විද්‍යුත්චුම්භක බල සම්බන්දයෙන්.

 

සියලුම පදාර්ථ හා ශක්ති (ඇත්තටම බල) පරම අංශුවලින් සෑදී තිබෙනවා යැයි විද්‍යාවෙදී පවසයි. පරම අංශු 32ක් පමන පවතී. මෙම සියලු පරම අංශුන් එක්තරා රටාවකට සකස් කර තිබෙන අතර එම ආකෘතිය “සම්මත ආකෘතිය” (standard model – SM) යැයි පවසනවා. මෙමඟින් සමස්ථ පරම අංශුවල ක්‍රියාකාරිත්වය ගැන පැහැදිලි කෙරේ. පහත දැක්වෙන්නේ සියලු පරම අංශුවල නාමයන් වේ.

ඉහත ආකාරයට එක ගොඩට පරම අංශු දක්වා තිබුණත් මේවායේ යම් රටාවක් ඇති අතර පහසුවෙන්ම ඒවා මතක තබා ගත හැකිය. ඉහත රූපයෙන් දැක්වෙන පරම අංශු ගැන වෙන් වෙන්ව ඉගෙනගමු.