உலகில் வேகமாக குறைந்து வரும் ஹீலியம்

உலகில் வேகமாக குறைந்து வரும் ஹீலியம்

 

கடந்த பிப்ரவரி மாதம் மகளின் பிறந்த நாளுக்கு வீட்டில் அலங்காரம் செய்து கொண்டிருந்த சமயம், 'எனக்கு ஹீலியம் பலூன் தான் வேண்டும்' என்று ஒற்றைக் காலில் நின்றாள் மகள். ஹீலியம் கிடைப்பதில் தற்சமயம் பற்றாக்குறை ஏற்பட்டுள்ளது என்ற செய்தியை அவளுக்கு நான் விளக்கினாலும், அவள் ஏனோ ஏற்றுக் கொள்ள மறுத்தாள். எப்படியோ அவளை சமாதானம் செய்து கடைக்கு அழைத்துச் சென்றேன்.

'ஹீலியம் பலூன் வேண்டுமென்று கடைக்காரரிடம் கேட்டால் 'தற்போது ஹீலியம் பலூன் விற்கப்படுவது இல்லை!' என்றார் கடைக்காரர். எனக்கு இதில் வியப்பு இல்லை. ஏனெனில் இந்த ஆண்டு துவக்கத்தில் இந்த செய்தியை படித்ததுதான். ஹீலியம் பலூன் கிடைக்காமல் போனது மகளுக்கு மகிழ்ச்சி அளிக்கவில்லை.

சரி, நாம் ஹீலியம் பற்றியதான அறிவியல் செய்திக்கு வந்து விடுவோம். நமது அறிவியல் பாடப் புத்தகத்தில் ஹீலியம் ஒரு 'inert gas' என்று படித்திருப்போம். நவீன ஆவர்த்தன அட்டவணையில் இரண்டாவது இடத்தில் இருப்பது ஹீலியம். இதனை the nobel gases அல்லது inert gas என்று அழைப்பார்கள். இதன் எடை (Atomic weight) 4.002602 amu (atomic mass unit) ஆகும்.

ஹீலியம் நிறமற்றது, அடர்த்தி குறைந்தது, மணமற்றது, எரியும் தன்மை கிடையாது. Inert gas அட்டவணையில் ஏழு வகையான வேதியியல் வாயுக்கள் இருக்கிறது. முறையே ஹீலியம், நியான், ஆர்கன், கிரிப்டான், செனான், ரேடான், ஆக்ஸாநென்சான் போன்றவைகள். Helium (He), Neon (Ne), Argon (Ar), Krypton (Kr), Xenon (Xe), Radon (Rn), Oganesson (Og) அதில் முதன்மையானது ஹீலியம் வாயு ஆகும். ஹைட்ரஜனுக்கு அடுத்து ஹீலியம் தான் எடை குறைவான வாயு.

 
சூரியனில் அதிகம் காணப்படும் வாயுக்கள் ஹைட்ரஜன் மற்றும் ஹீலியம் கலந்த கலவைகள் தான் என்பதையும் நாம் படித்திருப்போம். சூரியனை கிரேக்க மொழியில் 'ஹீலியோஸ்' என்று அழைக்கிறார்கள். இதனாலேயே ஹீலியம் வாயுக்கு அந்தப் பெயரை சூட்டி இருந்தார்கள் என்பதும் நம் புருவங்களை உயர்த்தும் தகவல்.

150 ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் ஹீலியம் வாயு கண்டறிந்ததற்காக பிரஞ்சு வானியல் அறிஞர் Pierre Jonson மற்றும் இங்கிலாந்து வானியல் அறிஞர் Joseph Norman இவர்கள் இருவரும் அக்டோபர் 20, 1868ஆம் ஆண்டில் கௌரவிக்கப்பட்டார்கள்.

 
இதைக் கண்டறிந்தது கூட ஒரு சுவாரசியமான செய்தி தான். சூரியன் மற்றும் பிற நட்சத்திரங்களில் இருந்து வெளிவரும் ஒளியை வைத்து, அதில் என்ன வகையான வேதியியல் மாற்றங்கள் நிகழ்கின்றன, மற்றும் என்னென்ன வேதியியல் கூறுகள் இருக்கின்றன என்பதை ஆராய ஐரோப்பிய அறிவியல் விஞ்ஞானிகள் முடிவு செய்திருந்தார்கள். (Chemical composition of the sun and star by analysing Spectra of the light of they emit). இதனை ஆராய்ச்சி செய்ய 'solar eclipse' தான் சரியான நேரமாக இருக்கும் என்று எண்ணிக் கொண்டு அதற்காக காத்திருந்தார்கள். அதற்கான சரியான நேரமும் அமைந்தது. பிரஞ்சு வானியல் அறிஞர் Pierre Jonson இதே ஆண்டில் Solar eclipse -ஐ படம் பிடிக்க இந்தியாவின் குண்டூர் பகுதிக்கு பயணம் மேற்கொண்டார்.

1868 ஆம் ஆண்டு ஆகஸ்ட் மாதம் 18 ஆம் தேதி தனது நிறமாலைமானியில் (Spectroscopy) சூரிய கிரகணத்தை படம் பிடிக்கிறார் Pierre Jonson. அப்போது அவர் எதிர்பார்க்காத மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் அதன் வழியே கடந்து சென்றதைக் கவனிக்கிறார். அந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் வேறு எந்த வேதியியல் மூலக்கூறுகளுடனும் ஒத்துப் போகாமல் இருந்தது. ஆனால், சோடியத்தின் ஒத்த உறுப்புகளோடு ஒத்திருந்தது. ஒருவேளை சோடியமாக இருக்கலாம் என்றே அவர் எண்ணிக் கொண்டிருந்தார். ஆனாலும் அவர் மனதில் ஒரு சந்தேகம் இருந்து கொண்டுதான் இருந்தது. ஒருவேளை பகல் பொழுதில் சூரிய ஒளியைப் படமெடுத்தால் அந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் பற்றிய விவரங்கள் சரியாக வந்து விடும் என்றே கருதினர்.

 
அதே சமயத்தில் இங்கிலாந்தின் வானியல் அறிஞர் Joseph Norman சூரிய கிரகணத்தைப் படமெடுக்கும் இதே வேலையை பகல் பொழுதில் செய்து கொண்டிருந்தார். அவருடைய நிறமாலைமானியில் (Spectroscopy) அதே மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் கடந்து செல்வதைக் கவனிக்கிறார். இந்த மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் வேறெந்த வேதியியல் மூலக்கூறுகளுடன் ஒத்துப் போகாமல் இருக்கிறது, மேலும் பூமியில் இது காணப்படாத மூலக்கூறு போல் இருக்கிறது என்று கூறுகிறார். பல ஆய்வுகளுக்குப் பின்னர் இந்த மூலக்கூறு சூரியனிலிருந்து வருவதால் இதற்கு ஹீலியம் என்று பெயரிட்டார் Joseph.

ஹீலியம் என்ற சொல் கிரேக்க மொழியிலிருந்து வந்தது. 'Helios' என்றால் சூரியன் என்று பொருள். இதே ஆண்டில் French Academy of science அவர்கள் இருவருக்கும் புதிய வேதியியல் மூலக்கூறுகள் கண்டுபிடிப்புக்கான விருதினை வழங்கியது.

அவ்விரு அறிஞர்களும் கண்டுபிடித்த ஹீலியம் மூலக்கூறு பற்றியதான சர்ச்சைகளும் கால் நூற்றாண்டுக்கு மேலாக இருந்தது. சில அறிவியலாளர்கள் சூரியனிலிருந்து காணப்பட்டதாக சொல்லப்பட்ட மஞ்சள் நிறக் கோடுகளை நிராகரித்தார்கள். எனினும் ஸ்காட்லாந்தைச் சேர்ந்த வேதியல் அறிஞர் Sir William Ramsay மஞ்சள் நிறக் கோடுகளை அடிப்படையாகக் கொண்டு பல சோதனைகளை மேற்கொள்கிறார். அதாவது யுரேனியம் (Uranium elements) மூலக்கூறுகளுடன் அமிலங்களை (acid) சேர்த்து சோதனையிட்டதில் வழக்கத்திற்கு மாறாக மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் அவருக்கும் தெரிந்தது. Joseph Norman அவரிடம் 'தனது சோதனை முடிவுகளை 'நீங்கள் ஒருமுறை சோதித்து தெரியப்படுத்த வேண்டும்' என்கிறார். அவரும் அந்த சோதனை முடிவுகளைக் கண்டு 'ஆம், அது ஹீலியம் தான். மேலும், அது பூமியிலும் கிடைக்கிறது' என்று பதிலளித்தார்.

 
Heliumஹீலியம் பற்றியதான தகவலை அறியும் போது வேடிக்கையாக சிலவற்றையும் கூறினார்கள். சூரியன் முழுவதும் டன் கணக்கில் ஹீலியம் இருக்கும்போது, எப்படி சிறிய ஒளி அளவில் மட்டும் கீழேயும் வந்திருக்கும்? என்ற கேள்வி எழுந்தது. உண்மையில் பூமியில் இருந்து வெளிவந்த ஹீலியம் தான் விண்வெளியை நோக்கிச் சென்று கொண்டிருக்கிறது. அப்படி என்றால் கீழிருந்து அது மேலாக செல்கிறது என்பதைக் கண்டுபிடித்தார்கள்.

ஹீலியம் பூமிக்கு அடியில் கிடைத்தற்கான முதல் சான்று 1894 ஆண்டில் தான் கிடைத்தது. Luigi Palmieri என்ற இத்தாலிய இயற்பியலாளர், Mount Vesuvius -ல் காணப்பட்ட சில எரிமலைக் குழம்புகளை ஆராய்ந்து பார்த்ததில் அவருக்கும் அதே போல மஞ்சள் நிறக் கோடுகள் தெரிந்தது.

ஹீலியத்தை நாம் தொழிற்சாலைகளில் உற்பத்தி செய்துவிட முடியாது. இது இயற்கையாகவே பூமிக்கடியில் Crust பகுதியில் காணப்படுகிறது. பல பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னர் சூரியனிலிருந்து பிரிந்து வந்த நமது பூமிக்கடியில் நிகழும் ஒரு மாற்றம். அதாவது, 'natural radioactive decaying' யுரேனியம், தோரியம் போன்ற தடிமனான மூலக்கூறுகள் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி, உரசி வெளிவரும் வாயு ஹீலியம் ஆகும்.

 
முதன்முதலில் பூமிக்கடியிலிருந்து ஹீலியம் எடுக்கப்பட்டது அமெரிக்காவில் தான். 1903 ஆம் ஆண்டு Kansas மாகாணத்திலுள்ள Dexter எனும் பகுதியில் இயற்கை எரிவாயு எடுப்பதற்காக அமைக்கப்பட்ட கிணற்றில், ஒரு நாளைக்கு 9 மில்லியன் கியூபிக் பீட் என்ற அளவில் இயற்கை எரிவாயுவை எடுத்தனர். அளவுக்கு அதிகமாக இயற்கை எரிவாயு வெளிவந்ததால், அந்தப் பகுதியில் உள்ள மக்கள் அனைவரும் மிகுந்த மகிழ்ச்சியில் ஆழ்ந்தனர். ஆனால், இந்த எரிவாயுவின் முடிவு அவர்களுக்கு மகிழ்ச்சியைத் தரவில்லை. ஆமாம், அவர்கள் எடுத்த இயற்கை எரிவாயுவை சோதனைக்காக எரித்துப் பார்த்திருக்கிறார்கள். அது எரியவில்லை, மாறாக விரைவிலேயே காணாமல் போயுள்ளது (எடை குறைவான வாயு வளிமண்டலத்தில் மேலே சென்றுள்ளது). அனைவருக்குமே வியப்பு!! கன்சாஸ் பல்கலைக்கழகத்தில் அதை சோதித்து ஒரு முடிவுக்கு வந்து, அந்த வாயுக்கள் எல்லாம் 'ஹீலியம்' என்று கண்டறியப்பட்டது.

இன்று உலகளவில் இயற்கையாக ஹீலியம் 3 நாடுகளில்தான் அதிகம் பூமிக்கடியில் காணப்படுகிறது. அது அமெரிக்கா, மத்திய கிழக்கு நாடான கத்தார், மற்றும் அல்ஜீரியா ஆகும். இதில் அமெரிக்காவில் மட்டும் 75% மேல் பூமிக்கடியில் ஹீலியம் காணப்படுகிறது. ஆனால், கத்தார் தான் அதிக அளவில் வர்த்தக ரீதியாக ஹீலியமை பூமிக்கடியில் இருந்து எடுத்துக் கொண்டிருக்கிறது. இங்கிருந்து உற்பத்தியாகும் ஹீலியம் பெரும்பாலும் அமெரிக்காவுக்கு ஏற்றுமதி செய்யப்படுகிறது என்பது வேறு செய்தி.

2017-ல் கத்தார் நாட்டின் மீது பல உலக நாடுகள் மோதலை மேற்கொண்ட போது‌. கத்தார் தனது ஹீலியம் ஏற்றுமதியை முற்றிலும் நிறுத்தி விட்டது. இந்த செய்தி விஞ்ஞானிகளை பெரிதும் வருத்தத்தில் ஆழ்த்தியது. ஹீலியம் இல்லாமல் எந்த ஆய்வையும் செய்ய முடியாதே! இந்த சமயத்தில் தான் ஹீலியம் தட்டுப்பாடு குறித்து மக்களால் அதிகம் பேசப்பட்டது.

 
ஹீலியத்தின் பயன்பாடு முதலாம் உலகப் போரில் தான் முதன்முதலில் பயன்படுத்தப்பட்டது. அதாவது 'observation balloons' பெரிய அளவில் வடிவமைத்து அதனுள் ஹீலியம் நிரப்பி ஆபத்து நேர்ந்தால் பறந்து செல்வதற்கு. ஆரம்பத்தில் இதை ஹைட்ரஜனை வைத்துதான் செய்தார்கள். ஆனால், ஹைட்ரஜன் எரியும் தன்மை கொண்டது என்பதால், அதைத் தவிர்த்து விட்டு ஹீலியம் பயன்பாட்டுக்கு வந்தது. எனினும் இது அதிகளவில் பயன்படுத்தப் படவில்லை. ஏனெனில் ஹீலியம் எடுப்பதற்கான பொருள் செலவு அதிகமாக இருந்தது.

இரண்டாம் உலகப் போர் நடந்த சமயத்திலும், பாராசூட் போன்றவற்றில் ஹீலியம் அதிகளவில் பயன்படுத்தப் பட்டுள்ளது. அப்போது ஹீலியத்தின் விலையும் குறைந்திருந்தது.

தற்சமயம் ஹீலியம் பரவலாக விண்வெளி, மருத்துவம், அதிவேக (magnetic friction) இரயில்கள், மின்னணு சோதனைக் கூடங்கள், வேதியியல் கூடங்கள், vacuum machine சாதனங்களில் ஏற்படும் ஓட்டைகளை கண்டறியும் leak detector ஆகவும் மற்றும் அதிக சக்தி வாய்ந்த காந்தங்கள் போன்றவற்றை குளிரூட்டப் பயன்படுத்தப்பட்டு வருகிறது.

இதன் Melting point என்பது minus -458.0 degrees Fahrenheit (minus 272.2 degrees Celsius) ஆகும். இதேபோல் இதன் Boiling point ஆனது minus -452.07 F (minus 268.93 C) இதனாலேயே திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் சிறந்த குளிரூட்டியாகப் பயன்படுகிறது.

திரவ நிலையில் உள்ள ஹீலியம் வாயுவைக் கொண்டு விண்வெளியில் ஏவப்படும் ராக்கெட்க்கு பயன்படுத்தும் எரிபொருளை சுத்தப்படுத்துகிறார்கள். எரிபொருளுடன் ஹீலியம் கலந்திருக்கும். இதனால் எரிபொருள் சுலபமாக வெளியேறி இயந்திரத்தை இயக்கவும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. ஆம், விண்வெளியில் ராக்கெட் இயந்திரம் இயங்குவதற்கு ஹீலியம் உதவுகிறது.

விண்வெளிக்கு முதன் முதலாக மனிதர்களை ஏற்றிச் சென்ற அமெரிக்காவின் அப்பல்லோ ராக்கெட்டின் ஒவ்வொரு பகுதியிலும் ஹீலியம் இருந்ததாக தரவுகள் தெரிவிக்கின்றன. நாசா விண்வெளி ஆராய்ச்சி நிலையம் வெவ்வேறு ராக்கெட்டுகளில் பயன்படுத்த அதிகப்படியான ஹீலியமை கொள்முதல் செய்கிறது என்பது குறிப்பிடத்தக்கது.

மருத்துவத் துறையில் பயன்படுத்தப்பட்டு வரும் Magnetic Resonance Imaging (MRI) machine -ஐ சுற்றியிருக்கும் காந்தத்தைக் குளிரூட்ட திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் பெரிதும் பயன்படுகிறது.

குவாண்டம் கம்யூட்டர்கள் வேலை செய்யும் போது அதிக வெப்பத்தை வெளியேற்றும் என்பதை நாம் ஏற்கனவே குவாண்டம் கம்யூட்டர்களைப் பற்றிய கட்டுரையில் பார்த்திருக்கிறோம்.

தகவல் தொழில்நுட்ப உலகில் அடுத்த கட்ட பரிணாமமாகக் கருதப்படும் குவாண்டம் கம்யூட்டர்களை குளிர்விக்கும் பொருளாக திரவ நிலையில் உள்ள ஹீலியம் தான் பயன்படுகிறது.

இயற்பியல் ஆய்வுக் கூடங்களில் மின்காந்த அலைகள் பற்றிய ஆய்வுக்குப் பயன்படுத்தும் Nuclear Magnetic Resonance (NMR) என்ற இயந்திரத்தை குளிர்விக்கும் முக்கிய அம்சமாக திரவ நிலையில் இருக்கும் ஹீலியம் தான் இருக்கிறது.

கடந்த பத்தாண்டுகளில் ஹீலியத்தின் தேவை ஆண்டுக்கு சராசரியாக 10% அதிகரித்து வந்திருக்கிறது. தேவைகள் அதிகரித்தால் அதன் விலையும் அதிகமிருக்கும். இதன் விலையும் 250% அதிகரித்து வந்திருக்கிறது. இன்னும் சில ஆண்டுகளுக்குப் பின்னர் ஹீலியம் பூமியிலிருந்து கிடைப்பதில் தட்டுப்பாடு இருக்கும் என்கிறார்கள் ஆய்வாளர்கள்.

ஹீலியம் தட்டுப்பாடு ஏற்பட்டால் ஆய்வுக்கூடங்களில் நிச்சயமாக பாதிப்புகள் அதிகமாக இருக்கும்.

ஸ்பேஸ் எகஸ் நிறுவன முதன்மை நிர்வாகி எலான் மஸ்க் இதில் அதிகம் பாதிக்கப்படுவார்‌. அவர் தான் விண்வெளிக்கு அடிக்கடி ராக்கெட்களை செலுத்துபவர். இப்போது கூட பன்னாட்டு விண்வெளி நிலையத்திற்கு விண்வெளி வீரர்களை அழைத்துச் செல்லும் (டாக்சி சர்வீஸ்) ராக்கெட் ஒன்றை அனுப்பியிருந்தார்.

இன்றைய காலகட்டத்தில் பிறந்தநாள் விழாக்களிலும், கேளிக்கை நிகழ்ச்சிகளிலும், வர்த்தகத்திற்காக விண்ணில் பறக்கும் விளம்பர பலூன்களிலும் ஹீலியம் அதிகளவில் பயன்படுகிறது. இதுவும் ஹீலியம் பற்றாக்குறைக்கு ஒரு காரணமாக இருக்கலாம்.

ஹீலியம் பற்றிய தகவல்களை எனது மகளிடம் விளக்கினேன். அடுத்த ஆண்டு 'ஹீலியம் பலூன் வேண்டும்' என கண்டிப்பாக கேட்கமாட்டாள் என்றே நம்புகிறேன்

 

http://www.keetru.com/index.php/2018-01-12-05-57-50/2014-03-08-04-38-54/2014-03-14-11-17-75/40289-2020-06-04-03-04-17

Edited June 6, 20205 yr by உடையார்