ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාව යනු කුමක්ද?

 ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාව යනු  පරමාණුක සහ අනුපරමාණුක(atomic and subatomic) මට්ටම්වල දී පදාර්ථ හා ආලෝකය හැසිරීම අධ්‍යයනය කරන භෞතික විද්‍යාවේ උප අංශයකි.   අණු, පරමාණු සහ ඉලෙක්ට්‍රෝන, ප්‍රෝටෝන, නියුට්‍රෝන වැනි ඒවායේ වෙනත් සංරචක මෙන්ම ක්වාක් සහ ග්ලූඕන ඇතුළු අනෙකුත් අංශුවල  ගුණාංග පැහැදිලි කිරීම සහ වර්ගීකරණය කිරීමට එය උත්සාහ කරයි.   අංශු, විද්යුත් චුම්භක විකිරණ සමග සහ එකිනෙක සමඟ අන්තර්ක්‍රියා මෙම  ගුණාංග අතර  වේ.

බෙහෙවින් සරල වචන වලින් කිවහොත් ක්වොන්ටම් භෞතිකය යනු  පදාර්ථය සහ ශක්තිය අධ්‍යයනයයි.  ශක්තිය ලැබෙන්නේ  quanta යනුවෙන් දැක්වෙන බෙදිය නොහැකි පැකට් ලෙසිනි යන්න ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවේ මූලික සිද්ධාන්තයකි.

Quanta ක්‍රියා කරන්නේ මහේක්ෂ පදාර්ථයට වඩා වෙනස් අන්දමටය: අංශු තරංග අනුකරණය කළ හැක, එමෙන්ම තරංගවලට අංශු අනුකරණය කළ හැකිය.

 පරමාණුක මට්ටමේ පදාර්ථ හා විකිරණ හැසිරීම බොහෝ විට අමුතු, සහ ක්වොන්ටම් සිද්ධාන්තයේ ඇඟවුම් බොහෝ විට තේරුම් ගැනීමට සහ විශ්වාස කිරීමට අභියෝග කරයි. එහි අදහස්,  එදිනෙදා ජීවිතයේ නිරීක්ෂණ වලින් ලබාගත් සාමාන්‍ය බුද්ධිමය අදහස් හා බොහෝ විට ගැටෙයි.  කෙසේ වෙතත්, පරමාණුක ලෝකයේ හැසිරීම,  සුවිශාල ලෝකයේ හැසිරීම ලෙස හඳුනා ගත යුතුය යන්නට හේතුව ගැන පැහැදිලි කිරීමක් නොමැත. ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව  භෞතික විද්‍යාවේ ශාඛාවක් වන අතර භෞතික විද්‍යාවේ අරමුණ වන්නේ  ලෝකය ක්‍රියකරන්නේ කෙසේද යන්න පැහැදිලි කිරීමයි

ක්වොන්ටම් න්‍යාය යනු කුමක්ද?

 ක්වොන්ටම් න්‍යාය නවීන භෞතික විද්‍යාවේ පදනම වන අතර එය  පරමාණුක සහ අනු පරමාණුක මට්ටම්වල දී පදාර්ථයේ සහ ශක්තියේ සම්භවය සහ හැසිරීම පැහැදිලි කරයි.

.ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාව සහ ක්වොන්ටම් යාන්ත්‍ර විද්‍යාව යනු එම මට්ටමේ පදාර්ථයේ සහ ශක්තියේ ආරම්භය සහ හැසිරීම නිදර්ශනය කිරීමට භාවිතා කරන පදයි.

 භෞතික විද්‍යාඥයෙකු වූ මැක්ස් ප්ලාන්ක් තම ක්වොන්ටම් න්‍යාය ජර්මන් භෞතික සමාජය වෙත 1900 දී ඉදිරිපත් කළේය.    එහි උෂ්ණත්වය වැඩි වන විට, දිලිසෙන වස්තුවක විකිරණවල රතු පැහැය, රතු සිට නිල් සහ තැඹිලි අතරේ වෙනස් වන්නේ මන්දැයි පැහැදිලි කිරීමට ඔහු වෙහෙසුනේය.  ඔහුගේ ගැටළුවටට ප්‍රතිචාරය ඔහු සොයාගත්තේ, පදාර්ථය කරන ආකාරයටම තනි ඒකක වශයෙන් ශක්තිය පැවතියේ යැයි උපකල්පනය කිරීමෙනි.  එය, කලින් පිළිගත් සංකල්පයට විරුද්ධ විය.

 කලින් පිළිගත් සංකල්පය

 ආලෝකයේ සම්භවය ගැන අයිසැක් නිව්ටන්ගේ අදහස් උඩු යටිකුරු කළ හෙළිදරව්වකට එය පහසුවක් විය. ආලෝකය සෑදී ඇත්තේ අංශු වලින් බවට වූ නිව්ටන්ගේ කල්පිතය විසාධනය කරමින්,  ආලෝකයේ තරංග වැනි පැවැත්ම හෙළි කිරීමට ඔහු සරල නමුත් අලංකාරය  අත්හදා බැලීමක් නිර්මාණය කළේය.

 මෙම තනි ශක්ති ඒකක සංලක්ෂිත කිරීම සඳහා ප්ලාන්ක් විසින් ‘ක්වොන්ටා’ ලෙස ඔහු හැඳින්වූ සංඛ්‍යාංකයක් ඇතුළත් ගණිතමය සමීකරණයක් සෑදීය.

ප්ලාන්ක් විසින් ඇතැම් විවික්ත උෂ්ණත්ව පරාසයන්හිදී (සරල අවම අගයක නිශ්චිතගුණාකාර), විකිරණශීලී කායකින් එන ශක්තිය  සමීකරණය මගින් විස්තර කර ඇති පරිදි වර්ණ කලාපයේ විවිධ ප්රදේශවල නියැලෙනු ඇත. ප්ලාන්ක් විශ්වාස කළේ ක්වොන්ටාව නිරීක්ෂණයකිරීම මගින් න්‍යායක් සාදනු ඇති බවයි.  නමුත් ඒවායේ සිදුවීමම, සොබාදහමේ නීතිවල නව සහ ප්‍රාථමික  අර්ථ නිරූපණය කිරීමක් විය. ප්ලාන්ක්ට, 1918 දී ඔහුගේ න්‍යාය සඳහා භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ නොබෙල් ත්‍යාගය පිරිනමන ලදී.

ක්වොන්ටම් න්‍යායේ වර්ධනය

ප්ලාන්ක් අපේක්ෂා කළේ ශක්තිය, ක්වොන්ටා හෙවත් තනි ඒකක වලින් සෑදී ඇති බවයි.  මෙය 1900 දී නිවේදනය කරන ලදී.  1905 දී ඇල්බට් අයින්ස්ටයින් විසින් යෝජනා කරන ලද්දේ, ශක්තිය පමණක් නොව විකිරණ ද ක්වොන්ටීකෘත කරනු ලබන් බවයි. ශක්තියේ සහ  පදාර්ථයේ සැකැසීමෙහි සහ ක්‍රියාකාරිත්වයේ මූලික වශයෙන් අසමානතාවයක් නැතැයි Louis de Broglie 1924 දී යෝජනා කළේය; දෙකම අංශු වලින් හෝ තරංග වලින් සමන්විත ලෙස පරමාණුක සහ උප පරමාණුක මට්ටම්වල හැසිරිය හැක. මෙම සිද්ධාන්තය, තරංග-අංශු ද්විත්වය පිළිබඳ සංකල්පය ලෙස හැඳින්වේ.  ශක්තිය සහ පදාර්ථ දෙකෙහිම ප්‍රාථමික අංශු, තත්ත්වයන් නැතිනම් කොන්දේසී අනුව, අංශු හෝ තරංග ලෙස හැසිරේ යයි ඉන් කියැවේ. Werner Heisenberg 1927 දී යෝජනා කළේ, උප පරමාණුක අංශුවක පිහිටීම සහ ගම්‍යතාවය වැනි අනුපූරක අගයන් දෙකක නිරවද්‍ය, ක්ෂණික මිනුම් සිදුවිය නොහැකිය යන්නය. එවායේ සමගාමී ගණනය කිරීම, සම්භාව්‍ය භෞතික විද්‍යාවේ සංකල්ප හා සසඳන විට ආවේනිකවම දෝෂ සහිතය. අගය වඩාත් නිවැරදිව ගණනය කළ විට මෙය සොයා ගනු ලැබීය. අනිශ්චය මූලධර්මය(the uncertainty principle)  මෙම න්‍යායෙන් උපත ලැබීය.

මීළඟට ක්වොන්ටම් භෞතික විද්‍යාවේ සම්භවය

කාලෝ රොවෙල්ලි ලියූ භෞතික විද්‍යාව පිළිබඳ කෙටි පාඩම් හතක් නැමැති ග්‍රන්ථයේ සිංහල පරිවර්තනය(විජයානන්ද ජයවීර) කියැවීම වටී. තතු, කියවිය යුතු පොත් ප්‍රවර්ගය බලන්න

Quantum Physics for Beginners(2021) by Steven N. Fulmer යන ග්‍රන්ථය ඇසුරෙනි.