13.1 ಪರಿಚಯ

ಹಿಂದಿನ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ಪ್ರತಿ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶ ಮತ್ತು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಪರಮಾಣುವಿನ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಅದರ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ರೂಪಿಸುವಂತೆ ದಟ್ಟವಾಗಿ ಕೇಂದ್ರೀಕೃತವಾಗಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಾವು ಕಲಿತಿದ್ದೇವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಒಟ್ಟಾರೆ ಆಯಾಮಗಳು ಪರಮಾಣುವಿನ ಆಯಾಮಗಳಿಗಿಂತ ಬಹಳ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತವೆ. $\alpha$-ಕಣಗಳ ವಿಕ್ಷೇಪಣದ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ತ್ರಿಜ್ಯವು ಪರಮಾಣುವಿನ ತ್ರಿಜ್ಯಕ್ಕಿಂತ ಸುಮಾರು $10^{4}$ ಅಂಶದಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದವು. ಇದರ ಅರ್ಥ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಗಾತ್ರವು ಪರಮಾಣುವಿನ ಗಾತ್ರದ ಸುಮಾರು $10^{-12}$ ಪಟ್ಟು ಎಂದಾಗುತ್ತದೆ. ಬೇರೆ ರೀತಿಯಲ್ಲಿ ಹೇಳುವುದಾದರೆ, ಪರಮಾಣುವು ಬಹುತೇಕ ಖಾಲಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಒಂದು ಪರಮಾಣುವನ್ನು ಒಂದು ತರಗತಿ ಕೋಣೆಯ ಗಾತ್ರಕ್ಕೆ ವಿಸ್ತರಿಸಿದರೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಸೂಜಿಯ ತಲೆಯ ಗಾತ್ರದಷ್ಟಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೂ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ಬಹುಪಾಲು (99.9% ಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚು) ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗೂ ಪರಮಾಣುವಿನಂತೆ ಒಂದು ರಚನೆ ಇದೆಯೇ? ಹಾಗಿದ್ದರೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಘಟಕಗಳು ಯಾವುವು? ಇವು ಹೇಗೆ ಒಟ್ಟಿಗೆ ಹಿಡಿದಿಡಲ್ಪಟ್ಟಿವೆ? ಈ ಅಧ್ಯಾಯದಲ್ಲಿ, ನಾವು ಇಂತಹ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರಗಳನ್ನು ಹುಡುಕುತ್ತೇವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ವಿವಿಧ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳಾದ ಅವುಗಳ ಗಾತ್ರ, ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರತೆ, ಮತ್ತು ರೇಡಿಯೊ ಸಕ್ರಿಯತೆ, ವಿದಳನ ಮತ್ತು ಸಂಲಯನದಂತಹ ಸಂಬಂಧಿತ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ವಿದ್ಯಮಾನಗಳನ್ನು ನಾವು ಚರ್ಚಿಸುತ್ತೇವೆ.

13.2 ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳು ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಸಂಯೋಜನೆ

ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಒಂದು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಬಹಳ ಚಿಕ್ಕದಾಗಿದೆ; ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾರ್ಬನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ, $ ^{12} \mathrm{C}$, $1.992647 \times 10^{-26} \mathrm{~kg}$ ಆಗಿದೆ. ಇಂತಹ ಚಿಕ್ಕ ಪ್ರಮಾಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಕಿಲೋಗ್ರಾಂ ಬಹಳ ಅನುಕೂಲಕರವಾದ ಏಕಮಾನವಲ್ಲ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳನ್ನು ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಲು ಬೇರೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಏಕಮಾನವನ್ನು ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಏಕಮಾನವು ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಏಕಮಾನ $(\mathrm{u})$ ಆಗಿದೆ, ಇದನ್ನು ಕಾರ್ಬನ್ $( ^{12} \mathrm{C})$ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ $1 / 12^{\mathrm{th}}$ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಈ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನದ ಪ್ರಕಾರ

$$ \begin{align*} 1 \mathrm{u} & =\frac{\text { mass of one } ^{12} \mathrm{C} \text { atom }}{12} \\ & =\frac{1.992647 \times 10^{-26} \mathrm{~kg}}{12} \\ \end{align*} $$

$$ \begin{align*} & =1.660539 \times 10^{-27} \mathrm{~kg} \tag{13.1} \end{align*} $$

ವಿವಿಧ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳನ್ನು ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಏಕಮಾನ $(\mathrm{u})$ ನಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಿದಾಗ ಅವು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಪೂರ್ಣಾಂಕ ಗುಣಕಗಳಿಗೆ ಬಹುತೇಕ ಹತ್ತಿರವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಆದರೆ, ಈ ನಿಯಮಕ್ಕೆ ಅನೇಕ ಗಮನಾರ್ಹ ವಿನಾಯಿತಿಗಳಿವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ಲೋರಿನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು $35.46 \mathrm{u}$ ಆಗಿದೆ.

ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ನಿಖರವಾದ ಅಳತೆಯನ್ನು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ವರ್ಣಲೇಖಕದಿಂದ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ಅಳತೆಯು ಒಂದೇ ಮೂಲಧಾತುವಿನ ವಿಭಿನ್ನ ರೀತಿಯ ಪರಮಾಣುಗಳ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸುತ್ತದೆ, ಇವು ಒಂದೇ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯಲ್ಲಿ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುವ ಒಂದೇ ಮೂಲಧಾತುವಿನ ಇಂತಹ ಪರಮಾಣು ಪ್ರಭೇದಗಳನ್ನು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. (ಗ್ರೀಕ್ನಲ್ಲಿ, ಸಮಸ್ಥಾನಿ ಎಂದರೆ ಒಂದೇ ಸ್ಥಾನ, ಅಂದರೆ ಅವು ಮೂಲಧಾತುಗಳ ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಸ್ಥಾನದಲ್ಲಿ ಕಂಡುಬರುತ್ತವೆ.) ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪ್ರತಿ ಮೂಲಧಾತುವೂ ಹಲವಾರು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ಮಿಶ್ರಣವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ. ವಿಭಿನ್ನ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಮೃದ್ಧಿಯು ಮೂಲಧಾತುವಿಗೆ ಮೂಲಧಾತು ಬೇರೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಕ್ಲೋರಿನ್,

ಉದಾಹರಣೆಗೆ, $34.98 \mathrm{u}$ ಮತ್ತು $36.98 \mathrm{u}$ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಎರಡು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಇವು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಸುಮಾರು ಪೂರ್ಣಾಂಕ ಗುಣಕಗಳಾಗಿವೆ. ಈ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಮೃದ್ಧಿಯು ಕ್ರಮವಾಗಿ 75.4 ಮತ್ತು 24.6 ಶೇಕಡಾ ಆಗಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ, ಕ್ಲೋರಿನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ಸರಾಸರಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಎರಡು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳ ತೂಕದ ಸರಾಸರಿಯಿಂದ ಪಡೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ, ಅದು

$$ \begin{aligned} & =\frac{75.4 \times 34.98+24.6 \times 36.98}{100} \end{aligned} $$

$$ \begin{aligned} & =35.47 \mathrm{u} \end{aligned} $$

ಎಂದು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ, ಇದು ಕ್ಲೋರಿನ್ನ ಪರಮಾಣು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ಒಪ್ಪುತ್ತದೆ.

ಹಗುರವಾದ ಮೂಲಧಾತು, ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಕೂಡ $1.0078 \mathrm{u}, 2.0141 \mathrm{u}$, ಮತ್ತು $3.0160 \mathrm{u}$ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಮೂರು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನ ಹಗುರವಾದ ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್, ಇದು $99.985 %$ ಸಾಪೇಕ್ಷ ಸಮೃದ್ಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಪ್ರೋಟಾನ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರೋಟಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು

$$ \begin{equation*} m_{p}=1.00727 \mathrm{u}=1.67262 \times 10^{-27} \mathrm{~kg} \tag{13.2} \\ \end{equation*} $$

ಇದು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪರಮಾಣುವಿನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ $(=1.00783 \mathrm{u})$, ಮೈನಸ್ ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ $(m_{e}=0.00055 \mathrm{u})$ ಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನ ಇತರ ಎರಡು ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳನ್ನು ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಸ್ವಾಭಾವಿಕವಾಗಿ ಸಂಭವಿಸುವುದಿಲ್ಲ ಮತ್ತು ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಕೃತಕವಾಗಿ ಉತ್ಪಾದಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ.

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನಲ್ಲಿನ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳದ್ದಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಒಂದು ಮೂಲಭೂತ ಆವೇಶದ ಏಕಮಾನವನ್ನು ಹೊತ್ತುಕೊಂಡು ಹೋಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರಬಹುದು ಎಂದು ಮೊದಲು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು, ಆದರೆ ಇದನ್ನು ನಂತರ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ವಾದಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ತಿರಸ್ಕರಿಸಲಾಯಿತು. ಪರಮಾಣುವಿನ ಎಲ್ಲಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಹೊರಗಿರುತ್ತವೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಹೊರಗಿರುವ ಈ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು $Z$, ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಎಂದು ನಮಗೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಪರಮಾಣು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳ ಒಟ್ಟು ಆವೇಶವು $(-Z e)$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುವು ತಟಸ್ಥವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಆವೇಶವು $(+Z e)$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಪರಮಾಣುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನಲ್ಲಿನ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ನಿಖರವಾಗಿ $Z$, ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ನ ಆವಿಷ್ಕಾರ

ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ಅವು ಪ್ರತಿಯೊಂದೂ ಕೇವಲ ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಅನ್ನು ಮಾತ್ರ ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಆದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗಳು 1:2:3 ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತವೆ. ಆದ್ದರಿಂದ, ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್ ಮತ್ತು ಟ್ರಿಟಿಯಮ್ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಕೆಲವು ತಟಸ್ಥ ಪದಾರ್ಥವನ್ನು ಹೊಂದಿರಬೇಕು. ಈ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳಲ್ಲಿ ಇರುವ ತಟಸ್ಥ ಪದಾರ್ಥದ ಪ್ರಮಾಣವು, ಪ್ರೋಟಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಏಕಮಾನಗಳಲ್ಲಿ ವ್ಯಕ್ತಪಡಿಸಿದಾಗ, ಕ್ರಮವಾಗಿ ಸುಮಾರು ಒಂದು ಮತ್ತು ಎರಡಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಸತ್ಯವು ಪರಮಾಣುಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿಯಾಗಿ, ಮೂಲ ಏಕಮಾನದ ಗುಣಕಗಳಲ್ಲಿ ತಟಸ್ಥ ಪದಾರ್ಥವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ಸೂಚಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು 1932 ರಲ್ಲಿ ಜೇಮ್ಸ್ ಚಾಡ್ವಿಕ್ ಪರಿಶೀಲಿಸಿದರು, ಅವರು ಬೆರಿಲಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳನ್ನು ಆಲ್ಫಾ-ಕಣಗಳಿಂದ ($\alpha$-ಕಣಗಳು ಹೀಲಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು, ನಂತರದ ವಿಭಾಗದಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಲಾಗುವುದು) ಬಾಂಬ್ ದಾಳಿ ಮಾಡಿದಾಗ ತಟಸ್ಥ ವಿಕಿರಣದ ಹೊರಸೂಸುವಿಕೆಯನ್ನು ಗಮನಿಸಿದರು. ಈ ತಟಸ್ಥ ವಿಕಿರಣವು ಹೀಲಿಯಮ್, ಕಾರ್ಬನ್ ಮತ್ತು ನೈಟ್ರೋಜನ್ನಂತಹ ಹಗುರ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳಿಂದ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊರಹಾಕಬಹುದು ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ತಿಳಿದಿದ್ದ ಏಕೈಕ ತಟಸ್ಥ ವಿಕಿರಣವು ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿದ್ದವು (ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತೀಯ ವಿಕಿರಣ). ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗದ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯ ತತ್ವಗಳ ಅನ್ವಯವು ತೋರಿಸಿದ್ದೇನೆಂದರೆ, ತಟಸ್ಥ ವಿಕಿರಣವು ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದರೆ, ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಶಕ್ತಿಯು ಬೆರಿಲಿಯಮ್ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳನ್ನು $\alpha$-ಕಣಗಳಿಂದ ಬಾಂಬ್ ದಾಳಿ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಲಭ್ಯವಿರುವುದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಾಗಿರಬೇಕು. ಈ ಒಗಟಿಗೆ ಸುಳಿವು, ಅದನ್ನು ಚಾಡ್ವಿಕ್ ತೃಪ್ತಿಕರವಾಗಿ ಪರಿಹರಿಸಿದರು, ತಟಸ್ಥ ವಿಕಿರಣವು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳೆಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಹೊಸ ರೀತಿಯ ತಟಸ್ಥ ಕಣಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸುವುದಾಗಿತ್ತು. ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ಆವೇಗದ ಸಂರಕ್ಷಣೆಯಿಂದ, ಅವರು ಹೊಸ ಕಣದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ‘ಪ್ರೋಟಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಗೆ ಬಹುತೇಕ ಒಂದೇ ರೀತಿ’ ಎಂದು ನಿರ್ಧರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು.

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಈಗ ಹೆಚ್ಚಿನ ನಿಖರತೆಯ ಮಟ್ಟಕ್ಕೆ ತಿಳಿದಿದೆ. ಅದು

$$ \begin{equation*} m_{\mathrm{n}}=1.00866 \mathrm{u}=1.6749 \times 10^{-27} \mathrm{~kg} \tag{13.3} \end{equation*} $$

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ನ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕಾಗಿ ಚಾಡ್ವಿಕ್ಗೆ 1935 ರ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ನೀಡಲಾಯಿತು. ಒಂದು ಮುಕ್ತ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್, ಮುಕ್ತ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಿಂತ ಭಿನ್ನವಾಗಿ, ಅಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಅದು ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್, ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ಆಂಟಿನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗೆ (ಮತ್ತೊಂದು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಣ) ಕ್ಷಯಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ಸುಮಾರು 1000 ಸೆಕೆಂಡುಗಳ ಸರಾಸರಿ ಜೀವಿತಾವಧಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಆದರೆ, ಅದು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಒಳಗೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಈಗ ಈ ಕೆಳಗಿನ ಪದಗಳು ಮತ್ತು ಚಿಹ್ನೆಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ವಿವರಿಸಬಹುದು:

$Z$ - ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ $=$ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ [13.4 (a)]

$N$ - ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆ $=$ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ [13.4 (b)]

$A$ - ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಂಖ್ಯೆ $=Z+N$

$$ \begin{equation*} \text { = total number of protons and neutrons } \tag{ 13.4(c) } \end{equation*} $$

ಪ್ರೋಟಾನ್ ಅಥವಾ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಾಗಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಾನ್ ಎಂಬ ಪದವನ್ನು ಸಹ ಬಳಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ಪರಮಾಣುವಿನಲ್ಲಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯು ಅದರ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಂಖ್ಯೆ $\mathrm{A}$ ಆಗಿರುತ್ತದೆ.

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಪ್ರಭೇದಗಳು ಅಥವಾ ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡ್ಗಳನ್ನು $ _{Z}^{A} \mathrm{X}$ $ _{Z}^{A} \mathrm{X}$ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ, ಇಲ್ಲಿ $X$ ಪ್ರಭೇದದ ರಾಸಾಯನಿಕ ಚಿಹ್ನೆಯಾಗಿದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ಅನ್ನು $ _{79}^{197} \mathrm{Au}$ ಎಂದು ಸೂಚಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಇದು 197 ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ, ಅದರಲ್ಲಿ 79 ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಉಳಿದ 118 ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು.

ಒಂದು ಮೂಲಧಾತುವಿನ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ಸಂಯೋಜನೆಯನ್ನು ಈಗ ಸುಲಭವಾಗಿ ವಿವರಿಸಬಹುದು. ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಮೂಲಧಾತುವಿನ ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ, ಆದರೆ ಅವುಗಳ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳ ಸಂಖ್ಯೆಯಲ್ಲಿ ಪರಸ್ಪರ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತವೆ. ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್, $ _{1}^{2} \mathrm{H}$, ಇದು ಹೈಡ್ರೋಜನ್ನ ಸಮಸ್ಥಾನಿಯಾಗಿದೆ, ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ಒಂದು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಅನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಅದರ ಇನ್ನೊಂದು ಸಮಸ್ಥಾನಿ ಟ್ರಿಟಿಯಮ್, $ _{1}^{3} \mathrm{H}$, ಒಂದು ಪ್ರೋಟಾನ್ ಮತ್ತು ಎರಡು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ. ಚಿನ್ನದ ಮೂಲಧಾತುವು $A=173$ ರಿಂದ $A=204$ ವರೆಗೆ 32 ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ. ಮೂಲಧಾತುಗಳ ರಾಸಾಯನಿಕ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳು ಅವುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿರುತ್ತವೆ ಎಂದು ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ್ದೇವೆ. ಸಮಸ್ಥಾನಿಗಳ ಪರಮಾಣುಗಳು ಒಂದೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ ರಚನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವುದರಿಂದ, ಅವು ಒಂದೇ ರೀತಿಯ ರಾಸಾಯನಿಕ ವರ್ತನೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಆವರ್ತಕ ಕೋಷ್ಟಕದಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಸ್ಥಳದಲ್ಲಿ ಇರಿಸಲ್ಪಡುತ್ತವೆ.

ಒಂದೇ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಂಖ್ಯೆ $A$ ಹೊಂದಿರುವ ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡ್ಗಳನ್ನು ಸಮಭಾರಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡ್ಗಳು $ _{1}^{3} \mathrm{H}$ ಮತ್ತು $ _{2}^{3} \mathrm{He}$ ಸಮಭಾರಗಳಾಗಿವೆ. ಒಂದೇ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಸಂಖ್ಯೆ $N$ ಆದರೆ ವಿಭಿನ್ನ ಪರಮಾಣು ಸಂಖ್ಯೆ $Z$ ಹೊಂದಿರುವ ನ್ಯೂಕ್ಲೈಡ್ಗಳು, ಉದಾಹರಣೆಗೆ $ _{80}^{198} \mathrm{Hg}$ ಮತ್ತು $ _{79}^{197} \mathrm{Au}$, ಸಮನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ಗಳು ಎಂದು ಕರೆಯಲ್ಪಡುತ್ತವೆ.

13.3 ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಗಾತ್ರ

ನಾವು ಅಧ್ಯಾಯ 12 ರಲ್ಲಿ ನೋಡಿದಂತೆ, ಪರಮಾಣು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಅಸ್ತಿತ್ವವನ್ನು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದ ಮತ್ತು ಸ್ಥಾಪಿಸಿದ ಪ್ರವರ್ತಕ ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ ಆಗಿದ್ದರು. ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ನ ಸಲಹೆಯ ಮೇರೆಗೆ, ಗೀಗರ್ ಮತ್ತು ಮಾರ್ಸ್ಡೆನ್ ತಮ್ಮ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ನಡೆಸಿದರು: ತೆಳುವಾದ ಚಿನ್ನದ ಪದರಗಳಿಂದ $\alpha$-ಕಣಗಳ ವಿಕ್ಷೇಪಣದ ಮೇಲೆ. ಅವರ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗೆ ಒಂದು $\alpha$-ಕಣದ ಗತಿಶಕ್ತಿ $5.5 \mathrm{MeV}$ ನಿಕಟತಮ ಸಮೀಪನದ ದೂರವು ಸುಮಾರು $4.0 \times 10^{-14} \mathrm{~m}$ ಎಂದು ಬಹಿರಂಗಪಡಿಸಿದವು. ಚಿನ್ನದ ಹಾಳೆಯಿಂದ $\alpha$-ಕಣದ ವಿಕ್ಷೇಪಣವನ್ನು ಕೂಲಂಬ್ ವಿಕರ್ಷಕ ಬಲವು ವಿಕ್ಷೇಪಣಕ್ಕೆ ಏಕೈಕ ಕಾರಣವಾಗಿತ್ತು ಎಂದು ಭಾವಿಸುವ ಮೂಲಕ ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ ಅರ್ಥಮಾಡಿಕೊಳ್ಳಲು ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶವು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗೆ ಸೀಮಿತವಾಗಿರುವುದರಿಂದ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ನಿಜವಾದ ಗಾತ್ರವು $4.0 \times 10^{-14} \mathrm{~m}$ ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಯಿರಬೇಕು.

ನಾವು $\alpha$-ಕಣಗಳನ್ನು $5.5 \mathrm{MeV}$ ಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿಗಳೊಂದಿಗೆ ಬಳಸಿದರೆ, ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗೆ ನಿಕಟತಮ ಸಮೀಪನದ ದೂರವು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಒಂದು ಹಂತದಲ್ಲಿ ವಿಕ್ಷೇಪಣವು ಅಲ್ಪ-ಪರಿಧಿಯ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಬಲಗಳಿಂದ ಪ್ರಭಾವಿತವಾಗಲು ಪ್ರಾರಂಭಿಸುತ್ತದೆ, ಮತ್ತು ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳಿಂದ ಭಿನ್ನವಾಗಿರುತ್ತದೆ. ರುದರ್ಫೋರ್ಡ್ನ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರಗಳು $\alpha$ ಕಣ ಮತ್ತು ಚಿನ್ನದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಧನಾತ್ಮಕ ಆವೇಶಗಳ ನಡುವಿನ ಶುದ್ಧ ಕೂಲಂಬ್ ವಿಕರ್ಷಣೆಯನ್ನು ಆಧರಿಸಿವೆ. ವಿಚಲನಗಳು ಪ್ರಾರಂಭವಾಗುವ ದೂರದಿಂದ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ನಿರ್ಣಯಿಸಬಹುದು.

$\alpha$-ಕಣಗಳ ಬದಲಿಗೆ, ವೇಗವಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಪ್ರಕ್ಷೇಪಕಗಳಾಗಿರುವ ವಿಕ್ಷೇಪಣ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸುವ ಮೂಲಕ, ವಿವಿಧ ಮೂಲಧಾತುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟ ಗುರಿಗಳ ಮೇಲೆ ಬಾಂಬ್ ದಾಳಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ, ವಿವಿಧ ಮೂಲಧಾತುಗಳ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳ ಗಾತ್ರಗಳನ್ನು ನಿಖರವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗಿದೆ.

ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಂಖ್ಯೆ $A$ ಹೊಂದಿರುವ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ ತ್ರಿಜ್ಯವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಕಂಡುಬಂದಿದೆ

$$ \begin{equation*} R=R_{0} A^{1 / 3} \tag{13.5} \end{equation*} $$

ಇಲ್ಲಿ $R_{0}=1.2 \times 10^{-15} \mathrm{~m}(=1.2 \mathrm{fm} ; 1 \mathrm{fm}=10^{-15} \mathrm{~m})$. ಇದರ ಅರ್ಥ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಗಾತ್ರ, ಇದು $R^{3}$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ, ಅದು $A$ ಗೆ ಅನುಪಾತದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ. ಹೀಗಾಗಿ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಒಂದು ಸ್ಥಿರಾಂಕವಾಗಿದೆ, $A$ ನಿಂದ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿದೆ, ಎಲ್ಲಾ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳಿಗೆ. ವಿಭಿನ್ನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು ಸ್ಥಿರ ಸಾಂದ್ರತೆಯ ದ್ರವದ ಬಿಂದುವಿನಂತೆ ಇರುತ್ತವೆ. ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಪದಾರ್ಥದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸುಮಾರು $2.3 \times 10^{17} \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^{-3}$ ಆಗಿದೆ. ಈ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಸಾಮಾನ್ಯ ಪದಾರ್ಥಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚಾಗಿದೆ, ನೀರು ಎಂದು ಹೇಳಿ, ಅದು $10^{3} \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^{-3}$ ಆಗಿದೆ. ಪರಮಾಣುವಿನ ಬಹುಪಾಲು ಖಾಲಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ನಾವು ಈಗಾಗಲೇ ನೋಡಿದ್ದೇವೆ ಎಂಬುದರಿಂದ ಇದು ಅರ್ಥವಾಗುವಂತದ್ದಾಗಿದೆ. ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಸಾಮಾನ್ಯ ಪದಾರ್ಥವು ಬಹಳಷ್ಟು ಖಾಲಿ ಜಾಗವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ 13.1 ಕಬ್ಬಿಣದ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು 55.85u ಮತ್ತು $\mathrm{A}=56$ ಎಂದು ನೀಡಲಾಗಿದೆ, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಸಾಂದ್ರತೆಯನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಿರಿ?

ಪರಿಹಾರ

$m_{\mathrm{Fe}}=55.85$

$\mathrm{u}=9.27 \times 10^{-26} \mathrm{~kg}$

ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಸಾಂದ್ರತೆ

$$=\frac{\text { mass }}{\text { volume }}=\frac{9.27 \times 10^{-26}}{(4 \pi / 3)(1.2 \times 10^{-15})^{3}} \times \frac{1}{56}$$

$$ =2.29 \times 10^{17} \mathrm{~kg} \mathrm{~m}^{-3} $$

ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ನಕ್ಷತ್ರಗಳಲ್ಲಿ (ಒಂದು ಖಗೋಳ ಭೌತಿಕ ವಸ್ತು) ಪದಾರ್ಥದ ಸಾಂದ್ರತೆಯು ಈ ಸಾಂದ್ರತೆಗೆ ಹೋಲಿಸಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ವಸ್ತುಗಳಲ್ಲಿನ ಪದಾರ್ಥವನ್ನು ಅವು ದೊಡ್ಡ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗೆ ಹೋಲುವಂತೆ ಸಂಕುಚಿತಗೊಳಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಇದು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ.

13.4 ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಬಂಧನ ಶಕ್ತಿ

13.4.1 ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ - ಶಕ್ತಿ

ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಶಕ್ತಿಯ ಇನ್ನೊಂದು ರೂಪವಾಗಿ ಪರಿಗಣಿಸುವುದು ಅವಶ್ಯಕ ಎಂದು ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ತನ್ನ ವಿಶೇಷ ಸಾಪೇಕ್ಷತಾ ಸಿದ್ಧಾಂತದಿಂದ ತೋರಿಸಿದರು. ಈ ವಿಶೇಷ ಸಾಪೇಕ್ಷತಾ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಆಗಮನದ ಮೊದಲು, ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಸಂರಕ್ಷಿಸಲಾಗಿದೆ ಎಂದು ಭಾವಿಸಲಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ, ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯು ಶಕ್ತಿಯ ಇನ್ನೊಂದು ರೂಪವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಒಬ್ಬರು ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಇತರ ರೂಪದ ಶಕ್ತಿಗಳಾಗಿ, ಗತಿಶಕ್ತಿ ಎಂದು ಹೇಳಿ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು ಎಂದು ತೋರಿಸಿದರು.

ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ ಪ್ರಸಿದ್ಧ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿ ಸಮಾನತೆ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ನೀಡಿದರು

$E=m c^{2}$ (13.6)

ಇಲ್ಲಿ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ $m$ ನ ಶಕ್ತಿ ಸಮಾನವು ಮೇಲಿನ ಸಮೀಕರಣದಿಂದ ಸಂಬಂಧಿಸಿದೆ ಮತ್ತು $c$ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗವಾಗಿದೆ ಮತ್ತು ಸುಮಾರು $3 \times 10^{8} \mathrm{~m} \mathrm{~s}^{-1}$ ಗೆ ಸಮಾನವಾಗಿರುತ್ತದೆ.

ಉದಾಹರಣೆ 13.2 $1 \mathrm{~g}$ ವಸ್ತುವಿನ ಶಕ್ತಿ ಸಮಾನವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಮಾಡಿ.

ಪರಿಹಾರ

ಶಕ್ತಿ,

$$ \begin{aligned} E & =10^{-3} \times(3 \times 10^{8})^{2} \mathrm{~J} \\ E & =10^{-3} \times 9 \times 10^{16}=9 \times 10^{13} \mathrm{~J} \end{aligned} $$

ಹೀಗಾಗಿ, ಒಂದು ಗ್ರಾಂ ಪದಾರ್ಥವನ್ನು ಶಕ್ತಿಯಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಿದರೆ, ಅಗಾಧ ಪ್ರಮಾಣದ ಶಕ್ತಿಯು ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಐನ್ಸ್ಟೈನ್ನ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ-ಶಕ್ತಿ ಸಂಬಂಧದ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಶೀಲನೆಯನ್ನು ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಾನ್ಗಳು, ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯಸ್ಗಳು, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಇತರ ಇತ್ತೀಚೆಗೆ ಆವಿಷ್ಕರಿಸಲಾದ ಕಣಗಳ ನಡುವಿನ ನ್ಯೂಕ್ಲಿಯರ್ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಗಳ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ಸಾಧಿಸಲಾಗಿದೆ. ಒಂದು ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಶಕ್ತಿಯ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ನಿಯಮವು ಆರಂಭಿಕ ಶಕ್ತ