Физикийн шинжлэх ухаан нь ертөнцийн бүх зүйлсийн бүтэц, шинж чанар, хуулиудыг танин мэдэх зорилготой ба асар өргөн хүрээнд танин мэдэхүйн амжилт гаргасан юм. Хүн төрөлхтний түүхэнд “танин мэдэхүйн аугаа зуун” хэмээн нэрлэгдсэн 20-р зуун бол чухам физикийн ШУ-ны хөгжлийн үр дүн билээ. Физикийн шинжлэх ухааны хамрах хүрээ маш өргөн бөгөөд тус шинжлэх ухаан хөгжсөнөөр квант, сонгодог механик, хатуу биеийн, молекул, атомын, цөмийн, эгэл бөөмийн физик хэмжээн гүнзгийрч астрофизик, геофизик, биофизик гэх мэт салбар дундын шинжлэх ухаан болж хөгжжээ.
Цөмийн физик ба атомын бүтэц
За үндсэн асуудалдаа орьё, хүн төрөлхтөн эртнээс юмсыг бүрдүүлэгч бодисын (матери) хамгийн жижиг хэсэг юу вэ? гэдгийг олж мэдэхээр сонирхон судалж иржээ. V зууны үед Грекийн агуу сэтгэгч Демокрит атомын тухай таамаглал дэвшүүлж байсан байна. 19-р зууны эхээр Английн физикч, химич Дж.Дальтон 1803онд “атомын жин”-гийн тухай ойлголт оруулж хэдэн хэдэн элементийн атомын жинг тодорхойлсон байдаг. Ийнхүү хүн төрөлхтөн 20-р зууны эхэн хүртэл материйн хамгийн жижиг үл хуваагдах хэсэг бол “атом” гэж үзэж байлаа.
Эрнест Резерфорд (1871-1937)
Английн физикч Э.Резерфорд 1909 онд атомыг эерэг цэнэгтэй их хурдтай бөөмөөр бөмбөгдөж туршилт хийсний үндсэн дээр атомыг электрон болон цөмөөс тогтож байгааг олж тогтоосон байна. 1913 онд атомын загвар буюу “гариган” загварыг боловсруулжээ. Тэрээр атом бол (+) цэнэгтэй цөм ба түүнийг тойрон эргэлдэгч (-) цэнэгтэй электрон хэмээх хоёр төрлийн бөөмөөс тогтдог, Цөм нь атомаасаа 10К дахин жижиг мөртлөө массынх нь 99.97%-ийг эзэлдэг цул зүйл гэж үзжээ. Хожим уг загварыг “Резерфордын загвар” хэмээн нэрлэсэн байдаг.
Аливаа биес молекулаас бүрдэнэ, молекул атомаас, атом нь электрон цөмөөс, цөм нь протон нейтроноос, энэ нь цааш кварк, квант зэргээр задарч эцэстээ электрон болон бөөмсийн доторх утаслал гэсэн бичил хэмжигдэхүүнд тулна. Одоогоор ШУ-нд 1000 шахам эгэл бөөм нээгдээд байна.
Цацраг идэвхит бодис
1896 онд Францийн эрдэмтэн А.Бекюрель лабораторидоо санамсаргүйгээр ураны давсыг фото зургийн цаасан дээр тавьж үлдээсэн бөгөөд хэсэг хугацааны дараа харахад давс тавьсан хэсэгт хальсыг яг л гэрэлд цохиулчихсан юм шиг дүрс үлдээснийг хараад мэл гайхав. Энэхүү үзэгдлийг шалгаж, тодруулахыг Бэкюрэль доктoрант Мари Кюрид даатгажээ. Зарим төрлийн чулуулаг өөрийнхөө жинг алдахгүй байгаа юм шиг мөртлөө ер бусын цацраг тогтвортойгоор ялгаруулдагыг Мари Кюри болон түүний нөхөр Пьер Кюри нар судалж тогтоосон байна.
Ажлын явцад эхнэр нөхөр Кюри өөр хоёр шинэ элемент нээсэн бөгөөд нэгийг нь эх орныхоо нэрээр Полони, нөгөөг нь Ради гэж нэрлэжээ. Энэхүү нээлтээрээ 1903 онд Кюри нар Бэкюрэлийн хамт физикийн салбарт Нобелийн шагнал хүртсэн байна.
Эрдэмтэн Э.Рэзэрфорд шинэхэн цацраг идэвхит материалыг сонирхон судалж эхэлжээ. Эдгээр жижиг хэсгүүд асар их хэмжээний энерги хадгалж байдаг ба дээрх материалууд задрах нь дэлхийн дулааралд нөлөөлдөг гэсэн дүгнэлтийг хамтран зүтгэгч Фридрих Содди-н хамт хийсэн юм. Тэд мөн цацраг идэвхт материал задраад өөр элемент болж хувирдагийг ч олж нээсэн байна. Ураны атом задарсаар эцэстээ хар тугалганы атом болж хувирдаг байна. Байгальд хар тугалга элбэг байдаг нь ураны байгалийн задралын үр дүн юм.
Резерфорд үүнийг үр дүнтэйгээр ашиглаж болох юм гэдгийг хамгийн түрүүнд олж харжээ. Цацраг идэвхит бодис задрахад тодорхой хугацаа шаарддаг байна. Тус задралын хугацааг тоон аргаар тодорхойлж тухайн биетийн изотопын задралаас нь насжилтыг тогтоож болох юм гэдгийг нээсэн байна. Резерфорт нэгэн ураны гол хүдэр дээр энэхүү задралын явцийг нь судлаад 700 сая жилийн настай гэж үзэв. Тухайн үед энэхүү асар том тоо нь дэлхийн насжилтын хувьд хүлээн зөвшөөрөгдөх хэмжээнээс хэд дахин давсан тоо байв. Келвин хүртэл 24 сая жил гэж тооцоолсон байдаг байна.
Энэхүү нээлтийг бүх нийтээрээ нэгэн зэрэг хүлээн зөвшөөрөөгүй ба 1930-аад онд хүртэл Дублины Жон Жоли Дэлхий 90 сая жилээс илүү насжилттай байх учиргүй гэж үзэж байв. Бусад нь Рэзэрфордыг дэлхийн насыг тогтоохдоо арай л хол үсэрчихлээ гэж үзэж байлаа.
Цацраг идэвхит изотопын задралын аргаар аливаа биетын насжилтыг тогтоож эхэлснээр эх дэлхийн үүсэл гарал, тэр дундаа геологийн шинжлэх ухаанд үсрэнгүй амжилт гаргахад чухал үүрэг гүйцэтгэсэн юм. Өнөөг хүртэл аливаа биетийн насжилтыг цацраг идэвхит изотопын аргаар маш нарийвчлалтай тогтоож байна.
