ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ/ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠ
ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠ

ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಉಪಪರಮಾಣು ಕಣಗಳ ಪಥಗಳನ್ನು ಕಾಣುವಂತೆ ಮಾಡುವ ಒಂದು ಸಾಧನ (ಸ್ಪಾರ್ಕ್ ಚೇಂಬರ್). ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಕಣ, ವಿದ್ಯುದಂಶ ಪಡೆದಿರುವ ಫಲಕಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋದಾಗ ಅವುಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇರುವ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಅದು ಉಂಟುಮಾಡುವ ಅಯಾನುಗಳ ನೇರದಲ್ಲೇ ಉಂಟಾಗುವ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಿಡಿಗಳಿಂದ ಕಣದ ಪಥವನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಬಹುದು. ಪ್ರೋಟಾನ್, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್, ಮೆಸಾನ್ ಮತ್ತು ಇತರ ಕಣಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆಗೆ ಸಹಾಯಕವಾದ ಅನೇಕ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು 20ನೇಯ ಶತಮಾನದ ಆದಿಯಿಂದಲೂ ಸತತವಾಗಿ ಕಂಡುಹಿಡಿಯುತ್ತ ಬಂದಿದ್ದಾರೆ. ಅನೇಕ ಶಕ್ತಿಯುತ ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದು ವಿಶಿಷ್ಟ ಕಣದ ಅಪೂರ್ವ ಘಟನೆಯನ್ನು ಮಾತ್ರ ಚಿತ್ರಿಸುವ ಸಾಧನವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ವಿವಿಧ ರೀತಿಗಳಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಯತ್ನಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಸಾಧನಗಳಲ್ಲಿ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠ ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಾಧನ.

 ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಕಣ ಅದು ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ದಾರಿಯಲ್ಲಿ ಸಿಗುವ ಪರಮಾಣುವಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿನ ಮೇಲೆ ವಿದ್ಯುತ್ಬಲವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡಿ ಅದನ್ನು ಪರಮಾಣುವಿನಿಂದ ಬೇರ್ಪಡಿಸುತ್ತದೆ. ಆದ್ದರಿಂದ ಆ ಪಥದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಹಿತ ಪರಮಾಣು ಅಂದರೆ ಅಯಾನುಗಳುಂಟಾಗುತ್ತವೆ. ಈ ಅಯಾನುಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ಕಣದ ಪಥವನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಲು ಸಾಧನಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದ್ದಾರೆ.

 ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದ ಉಪಜ್ಞೆಕಾರರು (ಇನ್ವೆಂಟರ್ಸ್) ಟಿ.ಇ. ಕ್ರಾನ್‍ಷಾ ಮತ್ತು ಜಿ.ಎಫ್. ಡಿಬೀರ್ ಎಂಬ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು (1957). ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ಗಾಳಿಯನ್ನು ತುಂಬಿದ್ದುದರಿಂದ ಎರಡು ಅಥವಾ ಹೆಚ್ಚು ಪಥಗಳನ್ನು ಸೂಚಿಸುವುದು ಅಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಕಿಡಿಯನ್ನುಂಟುಮಾಡಲು ಫಲಕಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ವೋಲ್ಟೇಜನ್ನು ಕೊಡಬೇಕಾಗಿತ್ತು. ಕಣದ ಪಥದಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ಅಯಾನುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಆಮ್ಲಜನಕದ ಅಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಸೇರುವುದರಿಂದ ಅದನ್ನು ಫಲಕದ ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ತಳ್ಳಲು ಹೆಚ್ಚು ಕಾಲ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತಿತ್ತು. ಈ ಕಾರಣಗಳಿಂದ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದೊಳಗೆ ಗಾಳಿಗೆ ಬದಲಾಗಿ ನಿಯಾನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ತುಂಬಿ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಸುಧಾರಿಸಿದರು (1959). ಎಸ್. ಪುಕಯಿ ಮತ್ತು ಎಸ್. ವಿಯಮೆಟೂ ಇದನ್ನು ಮಾಡಿದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು. ಈ ಸುಧಾರಿತ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ಅನೇಕ ತೆಳುವಾದ ಲೋಹದ ಫಲಕಗಳನ್ನು ಸುಮಾರು 3 ಮಿ.ಮೀ. ಅಂತರದಲ್ಲಿರುವಂತೆ ಒಂದರ ಪಕ್ಕದಲ್ಲೊಂದು ಸಮಾಂತರವಾಗಿ ಇಟ್ಟಿದೆ ಮತ್ತು ಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ನಿಯಾನ್ ಅನಿಲವನ್ನು ತುಂಬಿದೆ. ಒಂದು ಬಿಟ್ಟು ಮತ್ತೊಂದರಂತೆ ಫಲಕಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚು ವೋಲ್ಟೇಜಿನ (ಸುಮಾರು 10 ಕಿವೋ.) ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಪಂದನಗಳನ್ನು ಕಳಿಸುವ ಉತ್ಪಾದಕಕ್ಕೆ ಸೇರಿಸಿದೆ. ಉಳಿದ ಫಲಕಗಳು ಭೂಸಂಪರ್ಕ ಹೊಂದಿವೆ. ಕೋಷ್ಠದ ಒಳಗೂ ಹೊರಗೂ ಗುಣಕಗಳನ್ನು ಇಟ್ಟಿದೆ. ಒಂದು ಕಣದ ಯಾವುದಾದರೊಂದು ಘಟನೆ ಯಾವಾಗ ಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ಕಂಡು ಬರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಗುಣಕ ಮತ್ತು ತಾರ್ಕಿಕ ವಿದ್ಯುನ್ಮಂಡಲ ಇವುಗಳ ಸಹಾಯದಿಂದ ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು; ಹಾಗೂ ಅದು ಕಂಡಾಗ ವಿದ್ಯುತ್‍ಸ್ಪಂದನವನ್ನು ಉತ್ಪಾದಕ ಫಲಕಗಳಿಗೆ ಕಳುಹಿಸುವಂತೆ ತಾರ್ಕಿಕ ವಿದ್ಯುನ್ಮಂಡಲ ಪ್ರೇರೇಪಿಸುತ್ತದೆ. ವಿದ್ಯುದಂಶವಿರುವ ಕಣ ಹೋಗುವ ದಾರಿಯಲ್ಲಿ ಅದು ಬಿಟ್ಟ ಅಯಾನುಗಳ ಹಿಂಜಾಡಿನಲ್ಲೇ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಿಡಿಗಳು ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಇದೇ ಕ್ಷಣದಲ್ಲಿ ಛಾಯಾಚಿತ್ರಪಟವನ್ನು ತೆಗೆಯಬಹುದು.

 ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದೊಳಗೆ ಹೋಗುವ ಒಂದು ಕಣಕ್ಕೂ ಮತ್ತೊಂದು ಕಣಕ್ಕೂ ಕೆಲವು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡುಗಳಷ್ಟು ಅಂತರವಿದೆ. ಒಂದು ಕಣ ಒಳಹೊಕ್ಕ ಅನಂತರ ಒಂದು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡಿಗಿಂತ ಕಡಿಮೆಕಾಲದಲ್ಲಿಯೇ (0.2  ಸೆಕ್) ವಿದ್ಯುತ್‍ಸ್ಪಂದನವನ್ನು ಕೋಷ್ಠಕಕ್ಕೆ ಕೊಡಬೇಕು. ಫಲಕಗಳ ಮಧ್ಯೆ ಇರಬಹುದಾದ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಒಂದು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡಿನ ಅನಂತರ ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ಸರಿಯುವಂತೆ ಫಲಕಗಳಿಗೆ ಏಕಮುಖ (ಡಿ.ಸಿ.) ವೋಲ್ಟೇಜ್ (ಸುಮಾರು 80 ವೋ/ಸೆಂ.ಮೀ.) ಕೊಡಬೇಕು. ಹೀಗೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಕೋಷ್ಠಕ್ಕೆ ನುಗ್ಗುವ ಅನೇಕ ಕಣಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದೇ ಕಣದ ಮುಖ್ಯ ಘಟನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗುವುದು. ಹಾಗೂ ಇನ್ನೊಂದು ಕಣದ ಮುಖ್ಯ ಘಟನೆಯನ್ನು ಚಿತ್ರಿಸಲು ಕೋಷ್ಠವನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿದಂತಾಗುವುದು. ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠವನ್ನು ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿಟ್ಟು ಕಣದ ಪಥವನ್ನು ತಿಳಿದು ಅದರ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷ, ವಿದ್ಯುದಂಶದ ಲಕ್ಷಣ ಇತ್ಯಾದಿ ಅಂಶಗಳನ್ನು ತಿಳಿಯಬಹುದು.

 ಕಣಗಳ ಅಪೂರ್ವ ಕ್ರಿಯೆ ಮತ್ತು ಪರಮಾಣುಗಳೊಂದಿಗೆ ಅವುಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆಗಳನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಸಹಾಯವಾಗುವಂತೆ ವಿವಿಧ ರೀತಿಯ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿದ್ದಾರೆ.

 

ಚಿತ್ರ-1

 

ಕೆಲವು ಕೋಷ್ಠಗಳಲ್ಲಿ ದಪ್ಪನಾದ ಇಂಗಾಲದ ಫಲಕಗಳನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ ಕಣಗಳು ಇಂಗಾಲದ ಪರಮಾಣುವಿನೊಂದಿಗೆ ಉಂಟುಮಾಡುವ ಪರಸ್ವರ ಕ್ರಿಯೆಯ ಅನ್ವೇಷಣೆ ಮಾಡಲು ಸಹಾಯವಾಗಿದೆ. ಇನ್ನು ಕೆಲವು ಸ್ತಂಭಾಕಾರದ ಕೋಷ್ಠಗಳನ್ನು ರಚಿಸಿ ಅವುಗಳ ಅಕ್ಷಗಳಲ್ಲಿ ಲಕ್ಷ್ಯವನ್ನು ಇಟ್ಟು ಕಣಗಳ ಚದರುವಿಕೆಯನ್ನು ತಿಳಿಯಲು ಸಹಾಯಕವಾಗಿದೆ.

 ಮೇಘಕೋಷ್ಠ ಮತ್ತು ಬುದ್ಬುದ ಕೋಷ್ಠಗಳಿಗಿಂತ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದ ಹೆಚ್ಚು ಉಪಯೋಗಗಳಿವು: 1 ಕಣದ ಯಾವ ಘಟನೆ ಬೇಕೋ ಅದನ್ನೇ ಚಿತ್ರಿಸಬಹುದು; 2 ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಪಂದನವನ್ನು ಕಳುಹಿಸಿದ ಒಂದು ಅಥವಾ ಎರಡು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡುಗಳಲ್ಲೇ ಹಳೆಯ ಅಯಾನುಗಳನ್ನು ಪಕ್ಕಕ್ಕೆ ಸರಿಸುವಂತೆ ಮಾಡುವುದು ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುತ್ ಸ್ಪಂದನ ಕಳುಹಿಸಿದ ಒಂದು ಮೈಕ್ರೋಸೆಕೆಂಡ್ ಮುಂಚಿನ ಒಂದೇ ಕಣದ ಘಟನೆಯನ್ನು ಛಾಯಾಚಿತ್ರಪಟದಲ್ಲಿ ಕಾಣುವುದು.

 ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠವನ್ನು ಉಪಯೋಗಿಸಿ 1961 ಮತ್ತು 1962ರಲ್ಲಿ ಬ್ರೂಕ್‍ಹೇವನ್ ಪಟ್ಟಣದ ಪ್ರಯೋಗಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ ಎರಡು ರೀತಿ (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್-ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಮತ್ತು ಮ್ಯೂಯಾನ್-ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ) ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ನಡೆಸಿದರು. ಈ ಪ್ರಯೋಗಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚು ಶಕ್ತಿಯುತ (30 ಬಿ.ಸಿ.ವಿ.) ಪ್ರೋಟಾನ್ ಕಿರಣಾವಳಿಯನ್ನು ಬೇರಿಯಂ ಲಕ್ಷ್ಯದ ಮೇಲೆ ಬಿಟ್ಟು ಲಕ್ಷ್ಯದ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟಾನುಗಳೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿ ಧನ ಮತ್ತು ಋಣ ಪೈಯಾನುಗಳನ್ನು (+ ಮತ್ತು -) ಉಂಟುಮಾಡಿದೆ. 

 

ಚಿತ್ರ-2

 

ಈ ಪೈಯಾನುಗಳುಗಳು ಶಿಥಿಲಗೊಂಡು ಮ್ಯುಯಾನುಗಳು, ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗಳು ಉಂಟಾಗಿವೆ. ಉಕ್ಕಿನ ತಡೆಯೂ ಪೈಯಾನುಗಳನ್ನು ಮತ್ತು ಮ್ಯೂಯಾನುಗಳನ್ನು ತಡೆಯುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಮತ್ತು ವಿದ್ಯುದಂಶವಿಲ್ಲದ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗಳು ಮುಂದೆ ಸಾಗುತ್ತವೆ. ತಡೆಯಿಂದಾಚೆ ಇರುವ ಕಿಡಿಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಹೊಕ್ಕು ನ್ಯೂಟ್ರಾನಿನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿ ಋಣ ಮ್ಯೂಯಾನನ್ನು (-) ಉತ್ಪತ್ತಿಮಾಡುತ್ತದೆ. ಪ್ರತಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಪ್ರೋಟಾನಿನೊಂದಿಗೆ ಪರಸ್ಪರ ಕ್ರಿಯೆ ನಡೆಸಿ ಧನ ಮ್ಯುಯಾನನ್ನು (+) ಉತ್ಪತ್ತಿಮಾಡುತ್ತದೆ. ಮೇಘಕೋಷ್ಠದಲ್ಲಿ ಮ್ಯುಯಾನುಗಳ ಪಥವನ್ನು ತಿಳಿದು ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋ ಮತ್ತು ಪ್ರತಿನ್ಯೂಟ್ರಿನೋಗಳನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸಬಹುದು.

 

(ಆರ್.ಎಸ್.ಬಿ.; ವಿ.ಇ.)

 (ಪರಿಷ್ಕರಣೆ: ಹೆಚ್.ಆರ್.ಆರ್)

 

ಮೈಸೂರು ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾನಿಲಯ ವಿಶ್ವಕೋಶ