James Chadwick

उन्नीस सौ तीस के दशक की शुरुआत में, परमाणु नाभिक में एक गहरा रहस्य छिपा था। दुनिया भर के वैज्ञानिकों ने एक हैरान कर देने वाला, अत्यधिक भेदन करने वाला विकिरण देखा, जो अल्फा कणों के बेरिलियम से टकराने पर उत्सर्जित होता था। यह अदृश्य शक्ति इतनी शक्तिशाली थी कि पदार्थ से प्रोटॉन को बाहर निकाल सकती थी, फिर भी इसमें कोई विद्युत आवेश नहीं था, जो सभी ज्ञात भौतिकी को धता बता रहा था। यह एक ऐसा रहस्य था जिसकी व्याख्या की जानी थी। "यह चार्ट उस रहस्यमयी विकिरण को दर्शाता है जिसे वैज्ञानिक उन्नीस सौ बत्तीस में देख रहे थे," एलेक्सी ने एक जटिल आरेख की ओर इशारा करते हुए समझाया। "यह गामा किरणें नहीं थीं, बल्कि कुछ पूरी तरह से नया था जो प्रोटॉन को बाहर निकाल सकता था! इसने सभी को हैरान कर दिया था।"

इस खोज से पहले, परमाणु को प्रोटॉन के एक नाभिक से बना माना जाता था, जिसके चारों ओर इलेक्ट्रॉन परिक्रमा करते थे। हालाँकि, अधिकांश परमाणु नाभिकों के द्रव्यमान को अकेले प्रोटॉन द्वारा नहीं समझाया जा सकता था; एक महत्वपूर्ण, अस्पष्टीकृत द्रव्यमान घाटा था। वैज्ञानिक जानते थे कि परमाणु के मूल में कुछ और छिपा होना चाहिए, लेकिन उसकी प्रकृति मायावी बनी हुई थी। "हीलियम परमाणु के इस मॉडल को देखो," ऑस्कर ने इशारा किया। "इसमें दो प्रोटॉन हैं, इसलिए इसका वजन लगभग दो इकाई होना चाहिए। लेकिन इसका वजन चार है! अतिरिक्त द्रव्यमान कहाँ से आ रहा है?" एलेक्सी ने सिर हिलाया। "बिल्कुल, ऑस्कर। वह 'लापता द्रव्यमान' एक बड़ी पहेली थी, जो यह सुझाव देती थी कि एक अज्ञात, तटस्थ कण का अस्तित्व होना चाहिए, जो नाभिक के अंदर संतुलन बनाए रखे।"

कई सालों तक, वाल्थर बोथे और हर्बर्ट बेकर जैसे शोधकर्ताओं ने, जिनके बाद आइरीन और फ्रेडरिक जोलियट-क्यूरी ने भी, बेरिलियम से इस भेदक विकिरण का अवलोकन किया। उन्होंने इसे असाधारण रूप से ऊर्जावान गामा किरणों के रूप में व्याख्यायित किया। फिर भी, ये 'गामा किरणें' पैराफिन से प्रोटॉन को बाहर निकालने में अद्वितीय रूप से प्रभावी थीं, जो द्रव्यमान रहित फोटॉनों के लिए एक अभूतपूर्व अंतःक्रिया थी। "एलेक्सी ने स्क्रीन पर टैप किया, जिसमें शुरुआती प्रयोग दिखाया गया था। 'उन्होंने विकिरण देखा, लेकिन इसे गामा किरणें कहा। यह एक आरामदायक स्पष्टीकरण था।' देव ने भौंहें चढ़ाईं। 'लेकिन गामा किरणें प्रोटॉन को इतनी जोर से नहीं धकेलतीं!' 'बिल्कुल!' एलेक्सी ने पुष्टि की। 'हमें केवल डर से डरना है,' उसने सोचा, अमेरिकी राष्ट्रपति फ्रैंकलिन डी. रूजवेल्ट ने एक बार जो कहा था उसे याद करते हुए। 'कभी-कभी, वैज्ञानिकों को इतना बहादुर होना पड़ता है कि वे जो सोचते हैं कि वे जानते हैं उसे चुनौती दे सकें।'"

इस विकिरण की प्रोटॉन को हिंसक रूप से पीछे धकेलने की हैरान कर देने वाली क्षमता, जो इलेक्ट्रॉनों की तुलना में कहीं अधिक भारी कण हैं, गामा विकिरण की स्वीकृत समझ के लिए एक सीधी चुनौती थी। यदि यह वास्तव में गामा किरणें होतीं, तो ऊर्जा का स्थानांतरण न्यूनतम होता, जैसे एक पिंग-पोंग गेंद का एक बॉलिंग गेंद से टकराना। यह 'विकिरण' स्पष्ट रूप से कुछ और ही था, एक अज्ञात इकाई जिसमें महत्वपूर्ण गति थी। "ऑस्कर ने उत्साह से स्क्रीन की ओर इशारा किया। 'तो, अगर एक गामा किरण एक प्रोटॉन से टकराती है, तो यह एक बड़ी चट्टान से टकराने वाले एक छोटे कंकड़ जैसा है?' एलेक्सी ने सिर हिलाया। 'बिल्कुल, ऑस्कर। बहुत कम प्रभाव। लेकिन उन्होंने जो देखा वह एक तोप के गोले से टकराने वाली एक बॉलिंग गेंद जैसा था! इतनी अधिक ऊर्जा का स्थानांतरण कि यह गामा किरणें हो ही नहीं सकती थीं। इसने उन्हें परमाणु कणों के बारे में अपनी हर जानकारी पर फिर से विचार करने के लिए मजबूर किया।'"

कैम्ब्रिज में अर्नेस्ट रदरफोर्ड की प्रयोगशाला में काम करते हुए, जेम्स चैडविक ने डेटा का सावधानीपूर्वक विश्लेषण किया और एक साहसिक नई परिकल्पना प्रस्तावित की। उन्होंने तर्क दिया कि केवल एक अनावेशित कण, जिसका द्रव्यमान प्रोटॉन के बराबर हो, इन प्रयोगों में देखे गए परमाणु नाभिक के शक्तिशाली प्रतिक्षेप की व्याख्या कर सकता है। उन्होंने इस मायावी इकाई के प्रायोगिक प्रमाण खोजने के लिए खुद को समर्पित कर दिया। "चैडविक सिर्फ अनुमान नहीं लगा रहे थे," एलेक्सी ने चैडविक को गहरी सोच में डूबे हुए एक चित्रण की ओर इशारा करते हुए जोर दिया। "उन्होंने यह पता लगाने के लिए ऊर्जा और संवेग की सावधानीपूर्वक गणना का उपयोग किया कि किस प्रकार का कण वहाँ होना चाहिए। उन्होंने महसूस किया कि यह आवेशित नहीं हो सकता, क्योंकि यह विद्युत क्षेत्रों से प्रभावित नहीं था।" देव ने सिर हिलाया, "तो, यह बस चीजों के आर-पार चला गया!"

चैडविक के अभूतपूर्व प्रयोग में बेरिलियम पर अल्फा कणों से बमबारी करना शामिल था, जैसा कि अन्य लोगों ने भी किया था। लेकिन महत्वपूर्ण बात यह थी कि उन्होंने फिर उत्सर्जित 'अज्ञात विकिरण' को विभिन्न तत्वों, विशेष रूप से हाइड्रोजन (पैराफिन मोम के रूप में) और नाइट्रोजन से बने लक्ष्यों पर निर्देशित किया। इन लक्ष्यों में पीछे हटने वाले नाभिकों की सटीक ऊर्जाओं का विश्लेषण करके, वह आने वाले रहस्यमय कणों के गुणों का अनुमान लगा सके। "'यह चैडविक का शानदार सेटअप है!' एलेक्सी ने एक विस्तृत आरेख की ओर इशारा करते हुए कहा। 'उन्होंने अल्फा कणों का उपयोग किया, फिर रहस्यमय विकिरण का। लेकिन प्रतिभाशाली हिस्सा यह देखना था कि वह रहस्यमय विकिरण विभिन्न परमाणुओं को कैसे धकेलता है।' ऑस्कर झुक गया। 'तो, धक्का मापने से, वह बता सकता था कि धक्का कौन दे रहा था?' एलेक्सी मुस्कुराया। 'बिल्कुल! यह एक ब्रह्मांडीय बिलियर्ड खेल को हल करने जैसा है।'"

चैडविक के सटीक मापों और गणनाओं ने स्पष्ट रूप से प्रदर्शित किया कि अज्ञात विकिरण ऐसे कणों से बना था जिनमें कोई विद्युत आवेश नहीं था, फिर भी उनका द्रव्यमान लगभग एक प्रोटॉन के समान था। उन्होंने इस नए खोजे गए, मौलिक कण को 'न्यूट्रॉन' नाम दिया। इसकी तटस्थता ने इसकी अविश्वसनीय भेदन शक्ति को समझाया, क्योंकि यह उन विद्युत चुम्बकीय बलों को दरकिनार कर देता था जो आवेशित कणों को पीछे हटाते हैं, जिससे यह परमाणु नाभिक में गहराई तक प्रवेश कर पाता था। "एलेक्सी ने एक स्पष्ट आरेख की ओर इशारा किया। 'और यहाँ है बड़ा खुलासा: न्यूट्रॉन!' देव की आँखें फैल गईं। 'तो, यह एक प्रोटॉन जैसा है, लेकिन बिना धनात्मक आवेश के?' 'बिल्कुल!' एलेक्सी ने पुष्टि की। 'इसलिए यह इतना चालाक है! यह बिना धकेले गए सीधे नाभिक में जा सकता है, एक प्रोटॉन के विपरीत। यही परमाणु को खोलने की कुंजी थी।'"

न्यूट्रॉन की खोज ने परमाणु मॉडल को पूरा किया। नाभिक को अब प्रोटॉन और न्यूट्रॉन दोनों का एक कसकर बंधा हुआ कोर समझा गया। इसने समस्थानिकों के हैरान करने वाले मुद्दे को समझाया - एक ही तत्व के परमाणु जिनके रासायनिक गुण समान थे लेकिन न्यूट्रॉन की संख्या अलग-अलग होने के कारण परमाणु द्रव्यमान भिन्न थे। देव को लापता द्रव्यमान के बारे में उनकी पिछली चर्चा याद आई। "'तो, न्यूट्रॉन हीलियम परमाणु के लिए भी लापता टुकड़ा था!' देव ने एक नए परमाणु आरेख की ओर इशारा करते हुए कहा, जिसमें दो प्रोटॉन और दो न्यूट्रॉन वाला हीलियम नाभिक दिखाया गया था। 'यह अतिरिक्त वजन की व्याख्या करता है!' अलेक्सेई गर्मजोशी से मुस्कुराया। 'बिल्कुल, देव! न्यूट्रॉन ने उस रहस्य को पूरी तरह से सुलझा दिया। यह सिर्फ खोज के बारे में नहीं था; यह अंततः परमाणु के सच्चे खाके को समझने के बारे में था।'"

चैडविक की खोज, वैज्ञानिक कठोरता का एक प्रमाण, ने अनजाने में परमाणु युग की शुरुआत की। उदासीन न्यूट्रॉन परमाणु विखंडन नामक प्रक्रिया में भारी परमाणु नाभिकों को विभाजित करने के लिए आदर्श प्रक्षेप्य साबित हुआ। एक न्यूट्रॉन बिना प्रतिकर्षण के एक नाभिक में प्रवेश कर सकता था, जिससे एक श्रृंखला अभिक्रिया शुरू हो जाती थी जो भारी मात्रा में ऊर्जा छोड़ती थी। यह मौलिक अंतर्दृष्टि परमाणु ऊर्जा और परमाणु हथियारों के विकास दोनों की नींव बन गई। "ऑस्कर ने विखंडन के विज़ुअलाइज़ेशन को घूरकर देखा। 'तो यह छोटा, अदृश्य न्यूट्रॉन एक परमाणु को तोड़ सकता है और भारी ऊर्जा बना सकता है?' अलेक्सेई ने गंभीरता से सिर हिलाया। 'यह कर सकता है। यह एक अविश्वसनीय शक्ति है, अच्छे के लिए और गहन चुनौती के लिए। चैडविक के काम ने परमाणु ऊर्जा और, अंततः, परमाणु बम दोनों का मार्ग प्रशस्त किया, जिससे मानव इतिहास हमेशा के लिए बदल गया।'"

अपनी निर्णायक खोज के लिए, जेम्स चैडविक को उन्नीस सौ पैंतीस में भौतिकी का नोबेल पुरस्कार मिला। उनके शांत दृढ़ संकल्प और सावधानीपूर्वक प्रयोग ने न केवल परमाणु की तस्वीर को पूरा किया, बल्कि एक ऐसे कण का भी अनावरण किया, जिसके अस्तित्व ने बीसवीं सदी को नाटकीय रूप से नया आकार दिया। न्यूट्रॉन अनुसंधान, ऊर्जा और चिकित्सा में एक आवश्यक उपकरण बना हुआ है, जो हमें याद दिलाता है कि पदार्थ के सबसे छोटे, सबसे मायावी घटक भी अत्यधिक महत्व के रहस्यों को समेटे हुए हैं। "चैडविक के न्यूट्रॉन ने वास्तव में सब कुछ बदल दिया, है ना?" देव ने संग्रहालय के हॉल में चारों ओर देखते हुए टिप्पणी की। अलेक्सी मुस्कुराया। "निश्चित रूप से, देव। ब्रह्मांड को समझने से लेकर बिजली पैदा करने तक, इसका प्रभाव अथाह है। चैडविक जैसे जिज्ञासु दिमागों द्वारा जगाई गई पदार्थ को समझने की खोज कभी समाप्त नहीं होती।"