किरणोत्सर्गाचा इतिहास (Historical background of Radioactivity)

किरणोत्सर्गाचा शोध आंत्वान आंरी बेक्रेल (Henri Becquerel) या फ्रेन्च शास्त्रज्ञ यांनी १८९६ साली लावला. युरेनियमचे क्षार छायाचित्र पट्टीवर (photographic plate) ठेवले असताना ती काळी पडते असे बेक्रेल यांना आढळून आले. किंबहुना छायाचित्र पट्टी काळ्या कागदात गुंडाळून त्यावर युरेनियमचे क्षार ठेवले असले तरीही छायचित्र पट्टी काळी पडते असे त्यांना आढळून आले. त्यामुळे युरेनियमच्या क्षारातून बाहेर येणारे किरण त्यावेळी माहित असलेल्या क्ष-किरणांहून भिन्न असतात आणि हे किरण पदार्थ भेदून जाऊ शकतात असा निष्कर्ष त्यांनी काढला. हे किरण अदृश्य असून ते युरेनियम अणूंमधून बाहेर पडतात असे लवकरच समजले. या किरणांना सुरवातीस बेक्रेल किरण (Becquerel Ray) असे म्हणण्यात आले आणि या किरणांच्या उत्सर्जनास किरणोत्सर्ग (Radioactivity) असे नाव मारी क्यूरी (Marie Curie) यांनी दिले.

बेक्रेलच्या शोधानंतर किरणोत्सर्गावर बेक्रेल, प्येअर क्यूरी (Pierre Curie) आणि मारी क्यूरी, अर्नेस्ट रदरफोर्ड (Ernest Rutherford) आणि इतर शास्त्रज्ञांनी अधिक संशोधन केले. या संशोधनातून युरेनियमच्या किरणोत्सर्गामध्ये बाहेर पडणारे किरण हे तीन प्रकारचे असतात असे आढळून आले.

१. अल्फा किरण : ( $\alpha$ rays; $\alpha$ particle; $\alpha$ radiation). पहिल्या प्रकारचे किरण हे कागदासारख्या पातळ (thin) पदार्थांमध्ये थांबतात. हे किरण धन विद्युतभारित असतात. यांना अल्फा किरण असे म्हणण्यात आले (अल्फा ऱ्हास). अल्फा किरण म्हणजे हीलियमचे अणुकेंद्रक आहे हे रदरफोर्डने सिद्ध केले.

२. बीटा किरण : ( $\beta$ rays; $\beta$ particle; $\beta$ radiation). बीटा किरण दुसऱ्या प्रकारचे किरण थांबवण्यास अधिक जाड पदार्थ (जसे ॲल्युमिनियमसारख्या धातूंचा पत्रा) लागतो. हे किरण ऋण विद्युतभारित असतात. या किरणांना बीटा किरण असे संबोधण्यात आले (बीटा ऱ्हास).

३. गॅमा किरण : ( $\gamma$ rays; $\gamma$ particle; $\gamma$ radiation). तिसऱ्या प्रकारच्या किरणांना थांबवण्यास शिसे (Lead) सारख्या वजनदार धातूच्या जाड पत्र्याची जरूर पडते. तसेच अल्फा आणि बीटा किरणांप्रमाणे हे किरण विशिष्ट अंतरात पूर्णपणे थांबवता येत नाहीत. शिस्याच्या पत्र्याची जाडी वाढवत गेल्यावर त्यांची तीव्रता कमी होत जाते असे आढळून येते. या किरणांना गॅमा किरण असे नाव देण्यात आले (गॅमा ऱ्हास).

फ्रेडरिक सॉडी (Frederick Soddy) यांनी काही प्रकारच्या किरणोत्सर्गामध्ये एका किरणोत्सर्गी मूलद्रव्याचे दुसऱ्या मूलद्रव्यात रूपांतर होते असे दाखवले. त्याच्या कामातून कळले की त किरणोत्सर्गी मूलद्रव्याच्या विद्युतभारसंख्येत (Atomic Number) दोनने घट होते आणि अल्फा किरण म्हणजे हीलियम $He$ ची अणुकेंद्रकेच असतात.

या उलट काही किरणोत्सर्गी ऱ्हासात मूलद्रव्याच्या विद्युतभारसंख्येत एकाने वाढ होते. या प्रकारास बीटा ऱ्हास असे नाव देण्यात आले. बीटा ऱ्हासात उत्सर्जित होणाऱ्या कणांचे वस्तुमान आणि विद्युतभार यांचा अनुपात (ratio) बेक्रेल याने मोजला. त्यासाठी त्यांनी ॠण किरणांच्या (कॅथोड किरण; cathode rays) अभ्यासासाठी जे. जे. टॉम्सन (J. J. Thomson) याने वापरलेली पद्धत वापरली. त्याच्या प्रयोगांमधून बीटा किरण हे इलेक्ट्रॉनच आहेत हे कळले.

गॅमा ऱ्हासाचा शोध पॉल व्हिलार्ड (Paul Villard) याने १९०० साली रेडियममधून उत्सर्जित होणाऱ्या किरणांचा अभ्यास करताना लावला. त्यानंतर रदरफोर्ड याने दाखवले की गॅमा किरणांची दिशा चुंबकीय क्षेत्रात बदलत नाही. या उलट अल्फा आणि बीटा किरणांची दिशा चुंबकीय क्षेत्रात बदलते. म्हणजे गॅमा किरण हे विद्युतभाररहित असतात. रदरफोर्ड आणि नेव्हिल आन्द्रेड (Neville Andrade) यांनी रेडियममधून बाहेर पडणारे गॅमा किरण स्फटिकाच्या पृष्ठभागावरून परावर्तित होतात असे दाखवले. त्यांनी या किरणांची तरंगलांबीसुद्धा मोजली. म्हणून गॅमा किरण हे क्ष-किरणांप्रमाणे विद्युतचुंबकीय लहरी आहेत हे सिद्ध झाले.

वर वर्णन केलेल्या किरणोत्सर्गाव्यतिरिक्त प्रयोगशाळेत अणुकेंद्रीय अभिक्रिया (Nuclear Reactions) करून कृत्रिम किरणोत्सर्गी अणुकेंद्रे अथवा मूलद्रव्ये तयार करता येतात. यासाठी विविध अणुकेंद्रांचे त्वरक (accelerators) वापरावे लागतात. अशा प्रयोगांमध्ये १९३४ साली फ्रेडरिक जोलिओ आणि आइरीन जोलिओ-क्यूरी (Frederick Joliot and Irene Joliot-Curie) यांना बीटा+ किरणोत्सर्गाचा शोध लावला. त्यांच्या प्रयोगामध्ये 30 वस्तुमानसंख्या असलेली फॉस्फरसची अणुकेंद्रके तयार झाली आणि त्यांना असे आढळले की, ही अणुकेंद्रके धन विद्युतभार असलेले आणि इलेक्ट्रॉनांइतकेच वस्तुमान असलेले कण उत्सर्जित करतात. यापूर्वी अशा कणांचा शोध १९३२ मध्ये कार्ल अँडरसन (Karl Anderson) याने लावला होता आणि त्यांना पॉझिट्रॉन (Positron) असे नाव दिले होते. पॉझिट्रॉनचा उत्सर्ग हा बीटा ऱ्हासाचा एक प्रकार आहे.

कळीचे शब्द : #किरणोत्सर्ग #अल्फा #बीटा #गॅमा #पॉझिट्रॉन

संदर्भ :

समीक्षक : हेमचंद्र प्रधान