അപവർജന നിയമം

പ്രകാശീയ സ്പെക്ട്രം, എക്സ്-റേ സ്പെക്ട്രം തുടങ്ങിയവയിൽ ചില പ്രത്യേക സ്പെക്ട്രരേഖകളുടെ സാന്നിധ്യവും മറ്റു ചിലതിന്റെ അസാന്നിധ്യവും വിശദീകരിക്കുക, ആവർത്തനപ്പട്ടിക (Periodic Table)യിൽ അണുക്കളുടെ ക്രമീകരണത്തെപ്പറ്റി പഠിക്കുക തുടങ്ങിയവയ്ക്കായി വോൾഫ്ഗാങ് ഏർണസ്റ്റ് പൌലീ (Wolfgang Ernest Pauli); (1900-58)^[1] എന്ന ആസ്ട്രിയൻ ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആവിഷ്കരിച്ച ഭൌതികശാസ്ത്രതത്ത്വമാണ് അപവർജ്ജന നിയമം (ഇംഗ്ലീഷ്: Exclusion principle).

പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണും അടങ്ങിയ ഘനവിദ്യുത് ചാർജുള്ള ഒരു കേന്ദ്രവും അതിനുചുറ്റും നിശ്ചിതപഥങ്ങളിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഋണവിദ്യുത്ചാർജുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുമാണ് അണുവിൽ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നത്. സദിശ അണുമാതൃക അനുസരിച്ച് ഓരോ ഇലക്ട്രോണിനും ക്വാണ്ടം സംഖ്യകൾ (quantum numbers) ഉണ്ട്.^[2]

ഒരു അണുവിലെ സമ്പൂർണമായി വിശദീകരിച്ച ഓരോ ക്വാണ്ടംഅവസ്ഥ(quantum state)യും^[3] ഒരു ഇലക്ട്രോണിനു മാത്രമേ കരസ്ഥമാക്കാൻ കഴിയൂ എന്നാണ് അപവർജ്ജനനിയമം സിദ്ധിക്കുന്നത്. അഥവാ, എല്ലാ ക്വാണ്ടംസംഖ്യകൾക്കും ഒരേ മൂല്യമുള്ള രണ്ട് ഇലക്ട്രോണുകൾ ഒരു അണുവിൽ ഉണ്ടായിരിക്കുകയില്ല. അപ്രകാരമൊന്നു സംഭവിക്കാൻ സാഹചര്യം ഉണ്ടാകുമ്പോൾ അവയിൽ ഒരു ഇലക്ട്രോണിന് അണുവിന്റെ ഘടനയിൽ ഉൾക്കൊള്ളുന്നതിൽനിന്ന് അപവർജ്ജനം (exclusion) സംഭവിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെയാണ് ഈ നിയമത്തിന് അപവർജ്ജനനിയമം എന്ന പേരുണ്ടായത്; തുല്യതാനിയമം (Equivalence principle)^[4] എന്നും ഇതിനെ വിളിക്കാറുണ്ട്. ഒരേ ക്വാണ്ടംസംഖ്യയുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളുടെ അവിഭക്തതയെക്കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് ഈ പേരുണ്ടായത്.

ഇലക്ട്രോൺ ഘടന, അണുകസ്പെക്ട്രം തുടങ്ങിയവയുടെ വിശദീകരണത്തിലാണ് അപവർജ്ജനനിയമത്തിന്റെ പ്രധാനോപയോഗം. സംവൃതഷെല്ലുകൾ(closed shells)ക്കു പ്രത്യേകമായുള്ള ക്വാണ്ടംഗുണങ്ങൾ പഠിക്കുവാനും ഈ നിയമം സഹായിക്കുന്നു. പരമാണുവിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെക്കുറിച്ചു പ്രതിപാദിക്കുക എന്നതിൽ അപവർജ്ജനനിയമം പ്രയോജനപ്പെടുത്താവുന്നതാണ്. ഒരു തൻമാത്രയിലെ (molecule) ഇലക്ട്രോൺ വ്യൂഹത്തെയും ചാലക-ഇലക്ട്രോണുകളെയും (conducting electrons) കൂടി ഈ നിയമം ആശ്ലേഷിക്കുന്നു.