Modern Physics Study Material : విశ్వం మొత్తంలో అత్యంత శక్తిమంత కిరణాలు?

ఐసోటోపులు 
➔    ఒకే పరమాణు సంఖ్య, భిన్నమైన పరమాణు ద్రవ్యరాశులను కలిగిన పరమాణువులను ఐసోటోపులు అంటారు. వీటిని    ఆస్టన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు.
➔    పరమాణు కేంద్రకంలో న్యూట్రాన్‌లు అదనంగా వచ్చి చేరినపుడు ఈ ఐసో టోపులు ఏర్ప డతాయి.
➔    పరమాణువు భౌతిక, రసాయనిక ధర్మాలు మార్పుచెందకుండా దాని పరమాణు కేంద్రకంలో న్యూట్రాన్‌ను కల΄÷చ్చు.
    ఉదాహరణ: హైడ్రోజన్‌ ఐసోటోపులు
   ప్రోటియం (లేదా) హైడ్రోజన్‌:
 1H1 = 1P+ + 00n1
    డ్యూటిరియం: 1H2 = 1P+ + 10n1
    ట్రిటియం:    1H3 = 1P+ + 20n1
ఐసోటోపులు సహజసిద్ధంగా భూమిలో లభిస్తాయి. అదేవిధంగా మానవుడు తన అవసరాల కోసం ఐసోటోపులను న్యూక్లియర్‌  రియాక్టర్‌ ద్వారా ఉత్పత్తి చేస్తున్నాడు. ఐతే ఇలా ఉత్పత్తి చేసిన ఐసో టోపులు రేడియోధార్మికతను ప్రదర్శించడం వల్ల వీటిని రేడియో ఐసోటోపులు అంటారు.
రేడియో అయోడిన్‌: అయోడిన్‌ లోపం వల్ల ఏర్పడిన గాయిటర్‌ అనే వ్యాధిని నయం చేయడానికి ఈ ఐసోటోపులను ఉపయోగిస్తారు. 
రేడియో సోడియం: మన శరీరంలోని రక్త సరఫరా లో లోపాలను తెలుసుకోవడానికి, హృదయ స్పందనను నియంత్రించడానికి ఈ ఐసోటోపులను ఉపయోగిస్తారు.
రేడియో ఫాస్పరస్‌: మెదడులో ఏర్పడిన కణతి స్థానాలను గుర్తించడానికి, యంత్రభాగాల అరుగుదలను అంచనా వేయడానికి, ఒక మొక్క లేదా చెట్టు నిర్ణీత కాలంలో పీల్చుకొన్న నీటి శాతాన్ని లెక్కించడానికి ఈ ఐసోటోపులను ఉపయోగిస్తారు.
కోబాల్ట్‌ 60[CO60]: వీటి నుంచి జ కిరణాలు విడుదలవుతాయి. ఈ కిరణాలకు ఆవేశం, ద్రవ్యరాశులు ఉండవు. అందువల్ల ఈ జ కిరణాలు పదార్థంలో ఎక్కువ లోతునకు చొచ్చుకొని వెళ్తాయి. ఈ కారణం వల్ల క్యాన్సర్‌ గడ్డలను కరిగించడానికి జ కిరణాలను ఉపయోగిస్తారు. ఈ పద్ధతిని కోబాల్ట్‌ థెరపీ అంటారు.
కార్బన్‌ డేటింగ్‌: దీన్ని లిబ్బి అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. ఈ పద్ధతిని ఉపయోగించి శిలాజాల వయసును నిర్ధారించొచ్చు.
శిలాజాల వయస్సు= 
          6C14ఐసోటోపుల సంఖ్య 
     -----------------------------------------
    6C12మిగిలిపోయిన పరమాణువుల సంఖ్య 
కార్బన్‌ మూలకాన్ని King of the elements అని కూడా అంటారు. ప్రతి జీవిలో ఈ మూలకం ఉంటుంది.
యురేనియం డేటింగ్‌: భూమి వయసును అంచనా వేయడానికి యురేనియం ఐసోటోపు లను ఉపయోగిస్తారు.
➔    మనదేశంలో  రేడియో ఐసోటోపులను ఆయా రియాక్టర్లలో ఉత్పత్తి చేసి వాటిని కావాల్సిన ప్రాంతానికి సరఫరా చేయడానికి ముంబైలోని భారత అణుశక్తి సంఘంలో ప్రత్యేక విభాగాన్ని ఏర్పాటు చేశారు. ఈ విభాగం పేరు Board of Radiation and Isotope Technology (BRIT)
☛Follow our YouTube Channel (Click Here)
➔    ఐసోటోపుల ఉత్పత్తి, వినియోగంలో మనదేశం ప్రపంచంలో మొదటి స్థానంలో ఉంది.
x- కిరణాలు: x-కిరణాలను 1895లో రాంట్‌జెన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. ఆయనకు భౌతికశాస్త్రంలో తొలి నోబెల్‌ బహుమతి లభించింది.

x– కిరణాల ధర్మాలు– ఉపయోగాలు 
x–కిరణాల తరంగదైర్ఘ్య అవధి 0.01Å-100Å వరకు ఉంటుంది. కాబట్టి క్వాంటం సిద్ధాంతం ప్రకారం x–కిరణాలు చాలా శక్తిమంతమైనవి.
➔    ఈ కిరణాలకు ఎటువంటి ఆవేశం, ద్రవ్యరాశులు ఉండవు. కాబట్టి ఈ కిరణాలు ఒక రకమైన విద్యుత్‌ అయ స్కాంత తరంగాలు మాత్రమే.    
➔   x–కిరణాలకు ఎలాంటి ఆవేశం లేకపోవడం వల్ల విద్యుత్‌ క్షేత్రం, అయస్కాంత క్షేత్రాల్లో ఎటువైపు ఆవర్తనం చెందకుండా రుజుమార్గంలో ప్రయాణిస్తాయి.
➔    శూన్యంలో లేదా గాలిలో ఈ కిరణాల వేగం కాంతివేగానికి సమానంగా ఉంటుంది.
➔    ఈ కిరణాలు ఫొటోగ్రాఫిక్‌ ప్లేట్లను ప్రభా వితం చేస్తాయి.
➔  x– కిరణాలకు ఆవేశం లేకపోవడం వల్ల వీటి అయనీకరణ సామర్థ్యం దాదాపు శూన్యం.
x–కిరణాలను 2 రకాలుగా వర్గీకరించొచ్చు.
1. కఠిన x–కిరణాలు: వీటి తరంగదైర్ఘ్య అవధి 0.01్య  4్య లుగా ఉంటుంది. అందువల్ల ఈ కిరణాలకు ఎక్కువ శక్తి ఉండి మెత్తగా ఉన్న రక్తం, మాంసం, కఠినమైనటువంటి ఎముకల, లోహా లు, లోహ మిశ్రమాల్లో చొచ్చుకొని వెళ్తాయి. అందువల్ల పెద్ద బాయిలర్‌లు, పైపులు, డ్యాంలు మొదలైన వాటిలోని పగుళ్లు లేదా రంధ్రాల స్థానాన్ని గుర్తించడానికి ఈ కిరణాలను ఉపయోగి స్తారు. అదేవిధంగా విమానాశ్రయాలు, నౌకా కేంద్రాలు, దేశ సరిహద్దుల్లో ప్రయాణికుల లగేజీని తనిఖీ చేయడానికి ఈ కిరణాలను వాడుతారు.
2. మృదు x–కిరణాలు: వీటి తరంగదైర్ఘ్య అవధి 0.01Å - 4Å వరకు ఉంటుంది. అందువల్ల  వీటి శక్తి తక్కువగా ఉండి మెత్తగా ఉన్న రక్తం, మాంసం ద్వారా మాత్రమే చొచ్చుకొని వెళ్లగలుగు తాయి. కఠిన ఎముకలు, ఇతర పదార్థాల ద్వారా ఇవి చొచ్చుకొని వెళ్లలేవు. అందువల్ల ఈ మృదు కిరణాలను వైద్య రంగంలో ఉపయోగిస్తారు.
➔    C.T.స్కాన్‌లోx-కిరణాలను ఉప యోగిస్తారు.
➔    జీర్ణాశయం...x-కిరణాల Photoను తీయడానికంటే ముందు రోగికి బేరియం మీల్స్‌ అనే రసాయన ద్రావణాన్ని (బేరి యం సల్ఫేట్‌) తాగిస్తారు.
☛ Follow our Instagram Page (Click Here)
➔    కాబట్టి ఈ రసాయన పదార్థం x-కిరణాలను కావాల్సిన చోట కేంద్రీకృతం చేస్తుంది.
➔   x-కిరణాలను ఉపయోగించి రోగ నిర్ధారణ చేయడాన్ని రేడియోగ్రఫీ, రోగ నివారణ చేయడాన్ని రేడియో థెరపీ అని అంటారు. అందువల్ల x-కిరణాలతో పనిచేసే  డాక్టర్‌ను రేడియాలజిస్ట్‌ అని పిలుస్తారు.
➔   x-కిరణాలను ఉత్పత్తి చేయడానికి కూలిడ్జ్‌ నాళాన్ని ఉపయోగిస్తారు. ఈ పరికరాన్ని సీసపు పెట్టెలో అమర్చుతారు. ఎందుకంటే సీసం సహజ రేడియోధార్మిక పదార్థాల్లో స్థిరమైన, ధృడమైన పదార్థం. అందువల్ల ్ఠకిరణాలు సీసం ద్వారా చొచ్చుకొని వెళ్లలేవు.
విశ్వ కిరణాలు (లేదా) కాస్మిక్‌ కిరణాలు: వీటిని సీటీఆర్‌ విల్సన్‌ అనే శాస్త్రవేత్త తొలిసారి గుర్తించాడు. ఈ కిరణాలను ప్రయోగాత్మకంగా కనుగొన్న శాస్త్రవేత్త మిల్లికాన్‌.
➔    కాస్మిక్‌ కిరణాల్లోని కణాల్లో ఎలక్ట్రాన్‌లు, ప్రోటాన్‌లు, పాజిట్రాన్‌లు, న్యూట్రాన్‌లు, అయాన్‌లు ముఖ్యమైనవి. ఐతే ఈ కణాల్లో  సుమారు 80శాతం వరకు ప్రోటాన్‌లు ఉంటాయి.
➔    కాస్మిక్‌ కిరణాల ఉనికిని, దిశను తెలుసుకునేందుకు ఉపయోగించే సాధనం.. కాస్మిక్‌ రే టెలిస్కోప్‌.
➔    కాస్మిక్‌ కిరణాల తీవ్రత ధృవాల వద్ద, భూమధ్యరేఖ వద్ద కనిష్టంగా ఉంటుంది.
➔    ఈ కిరణాల శక్తి సుమారు 108 ఎలక్ట్రాన్‌ వోల్ట్‌ల నుంచి 1020 ఎలక్ట్రాన్‌ వోల్ట్‌ల వరకు ఉంటుంది. కాబట్టి ఈ విశ్వం మొత్తంలో అత్యంత శక్తిమంత కిరణాలుగా కాస్మిక్‌ కిరణాలను పరిగణిస్తారు.
    క్వాంటం సిద్ధాంతం (E = hc/l) ప్రకారం పరిశీలించినప్పుడు ఈ కిరణాల తరంగ దైర్ఘ్యం తక్కువగా ఉంటుంది.
ఈ విశ్వ కిరణాలను తిరిగి 2 రకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
1.    కఠిన కాస్మిక్‌ కిరణాలు: ఇవి పది సెంటీమీటర్ల మందం ఉన్న సీసపు దిమ్మ ద్వారా చొచ్చుకొని వెళ్తాయి. ఈ కిరణాలు సూపర్‌నోవా నుంచి వెలువడుతాయని శాస్త్రవేత్తలు భావిస్తారు. 
2.     మృదు కాస్మిక్‌ కిరణాలు: ఈ  కిరణాలు 10 సెం.మీ మందం ఉన్న సీసపు దిమ్మ ద్వారా చొచ్చుకొని వెళ్లలేక ఆగి΄ోతాయి. ఈ రకానికి చెందిన కాస్మిక్‌ కిరణాలు నోవా నుంచి లేదా సూర్యుని ఉపరితలం నుంచి వెలువడతాయని శాస్త్రవేత్తలు భావిం చారు. 
➔    ఒక నక్షత్రం బ్లాక్‌ హోల్‌(కృష్ణబిలం)  వరకు చేరుకోవాలంటే దాని ద్రవ్యరాశి సూర్యుడి ద్రవ్యరాశికి కనీసం 1.4 రెట్లు ఉండాలి. దీన్ని చంద్రశేఖర్‌ లిమిట్‌ అని అంటారు.
    ఒక చంద్రశేఖర్‌ లిమిట్‌ 
    = 1.4×సూర్యుని ద్రవ్యరాశి
☛ Join our WhatsApp Channel (Click Here)
   = 1.4×2×1030kg
    = 2.8×1030kg
➔    బ్లాక్‌ హోల్‌ (కృష్ణబిలం) అని పేరుపెట్టిన శాస్త్రవేత్త జాన్‌ వీలర్‌.
➔    నక్షత్రం ద్రవ్యరాశి చంద్రశేఖర్‌ లిమిట్‌ కంటే తక్కువగా ఉంటే అది మరుగుజ్జు నక్షత్రంగా అంతరించి΄ోతుంది.
➔    ద్రవ్యరాశిని కొలవడానికి ఉపయోగించే  అతిపెద్ద ప్రమాణం చంద్రశేఖర్‌ లిమిట్‌ ఐతే అతి చిన్న ప్రమాణం పరమాణు ద్రవ్యరాశి ప్రమాణం.
➔   ఈ విశ్వంలో ఉన్న నక్షత్రాలను పరి మాణం దృష్ట్యా 3 రకాలుగా వర్గీకరిస్తారు.
1.    భారీ నక్షత్రాలు: వీటి ద్రవ్యరాశి, పరిమాణం చాలా ఎక్కువగా ఉంటుంది.
    ఉదాహరణ.. ఎప్సిలాన్‌ అరిగా
2.    మధ్య తరహా నక్షత్రం: వీటి ద్రవ్యరాశి, పరి మాణం భారీ నక్షత్రాల కంటే చాలా తక్కువగా ఉంటుంది.
    ఉదాహరణ.. సూర్యుడు.
3.    మరుగుజ్జు నక్షత్రాలు:
➔    వీటి ద్రవ్యరాశి, పరిమాణాలు చాలా తక్కువగా ఉంటాయి.
➔    భారతదేశంలో కాస్మిక్‌ కిరణాల గురించి అధ్యయనం చేసిన శాస్త్రవేత్తల్లో డాక్టర్‌ హోమీ జహంగీర్‌ బాబా, మేఘనాథ్‌ సాహా, డాక్టర్‌ విక్రమ్‌ సారాభాయ్‌ ముఖ్యమైనవారు. 
➔    కాస్మిక్‌ కిరణాల గురించి అధ్యయనం చేయడానికి అనురాధ అనే ఒక ఉపగ్రహాన్ని భారత శాస్త్రవేత్తలు, నాసా శాస్త్రవేత్తలు అంతరిక్షంలోకి అనేక ఏళ్ల క్రితం ప్రయోగించారు.
➔    అంతరిక్షంలో వ్యోమగాములు చేసే ఏ చర్యనైనా(స్పేస్‌ వాక్‌) Extra vehicular activity (EVA) అంటారు.
➔    విశ్వాంతరాళంలో వ్యోమగాములు ధరించే Space suit Extra Terristial mobile unit (ETMU) అని అంటారు. దీన్ని Fibre nylonతో తయారు చేస్తారు.
    ప్రతి space suitలో కనీసం 7 పొర లుంటాయి. దీన్ని ధరించడం వల్ల విశ్వాంతరాళంలో నుంచి వస్తున్న కాస్మిక్‌ కిరణాలు, x-కిరణాలు, రేడియోధార్మిక కిరణాలు మొదలైన వాటి నుంచి వ్యోమ గాములకు రక్షణ కల్పించడమే కాకుండా కావాల్సిన పీడనాన్ని కూడా అందిస్తాయి.

సహజ రేడియో ధార్మికత
సహజ రేడియో ధార్మికతను 1896 లో హెన్రీ బెకరల్‌ అనే శాస్త్రవేత్త కనుగొన్నాడు. పరమాణు కేంద్రకంలో గల ప్రోటాన్‌లు, న్యూట్రాన్లను బంధించే బలాలను కేంద్రక బలాలు  అంటారు. ఈ విశ్వం మొత్తంలో పరిశీలించినప్పుడు అత్యంత బలమైనవి కేంద్రక బలాలు(గురుత్వాకర్షణ బలాలు, అయ స్కాంత బలాలు, విద్యుత్‌ బలాలు  మొదలైన వాటి తో పోల్చినపుడు). ఈ బలాలను కూలుంబ్‌ అనే శాస్త్రవేత్త అధ్యయనం చేసి వీటిని కూలుంబ్‌ ఆకర్షణ బలాలు, వికర్షణ బలాలు అని రెండు రకాలుగా వర్గీకరించారు. ఈ రెండు బలాల పరిమాణాన్ని ఆధారంగా చేసుకొని పరమాణువుల స్థిరత్వాన్ని, సహజ రేడియోధార్మికతలను వివరించొచ్చు.    
➔    పరమాణు సంఖ్య 1 నుంచి 30 వరకు గల పరమాణు కేంద్రకంలో కూలుంబ్‌ ఆకర్షణ బలాలు గరిష్టంగా, వికర్షణ బలాలు కనిష్టంగా  ఉంటాయి. దీంతో వీటి పర మాణు కేంద్రకాలకు ఎక్కువ స్థిరత్వం కలు గుతుంది. కాబట్టి ఇలాంటి పరమాణు వులు రేడియోధార్మికతను ప్రదర్శించవు.
➔    పరమాణు సంఖ్య 31 నుంచి 82 వరకు గల పరమాణు కేంద్రకంలో కూలుంబ్‌ ఆకర్షణ బలాలు క్రమంగా తగ్గి΄ోయి, వికర్షణ బలాల పరిమాణం పెరగడం వల్ల అస్థిరత్వం ఏర్పడుతుంది.
➔    పరమాణు సంఖ్య 82 కంటే ఎక్కువగా ఉన్న పరమాణు కేంద్రకంలో  కూలుంబ్‌ వికర్షణ బలాలు గరిష్టంగా మారడం వల్ల అస్థిరత్వం కూడా గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది. కాబట్టి ఇలాంటి మూల కాలు స్థిరత్వం పొందడానికి తమంతట తాముగా a, b, g కిరణాలను విరజిమ్ముతాయి. ఈ «ధర్మాన్ని సహజ రేడియోధార్మికత అని అం టారు.
    ఉదా‘‘ యురేనియం, థోరియం.
☛ Join our Telegram Channel (Click Here)
➔    ప్రకృతిలో లభించే మూలకాల్లో  యురేనియం  ఎక్కువ భారాన్ని కలిగి ఉంటుంది.
➔    సహజ రేడియోధార్మికత  పదార్థ స్వభావంపై మాత్రమే ఆధారపడి ఉం టుంది. బాహ్య కారకాలైన ఉష్ణోగ్రత, పీడనాలపై ఆధారపడి ఉండదు.
   a, b, g కిరణాలను రేడియోధార్మిక కిర ణాలు లేదా బెకరల్‌ కిరణాలు అని కూడా అంటారు.