ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಸೃಷ್ಟಿ!

-ವಿಷ್ಣುಪ್ರಿಯ

ಕಾಂತವಲಯದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಹಲವು ಬಿಲಿಯನ್ ಬಾರಿ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ವಿಶೇಷ ಫಲಕವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೂ ಸಹ ಈ ಫಲಕವು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ ಶೆಕಡಾ 25ರಷ್ಟು ವೇಗದಲ್ಲಷ್ಟೇ ಚಲಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ ಇಷ್ಟು ವೇಗದಲ್ಲಿ ಫಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಬೆಳಕಿನ ಕಣಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಾತ್ ಜೊತೆ ಜೊತೆಯಾಗಿ (ಅವಳಿಗಳು) ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಿ ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವುದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ.

ನಿರ್ವಾತ ಎಂದರೆ ಸಂಪೂರ್ಣ ಖಾಲಿ ಎಂದರ್ಥವಲ್ಲ. ಅಲ್ಲಿ ಮಿಂಚಿ ಮರೆಯಾಗುಂಥ ಫೋಟಾನ್ಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಅಂದರೆ ವರ್ಚುವಲ್ ಅಥವಾ ಭ್ರಾಮಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳಿರುತ್ತವೆ. ಈ ರೀತಿ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುವಂಥ ವರ್ಚುವಲ್ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಅಥವಾ ಭ್ರಾಮಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಬಹುತೇಕ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವಂಥ ಫಲಕದಿಂದ ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಿದರೆ ನೈಜ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಅರ್ಥಾತ್ ಬೆಳಕಿನ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತದೆ.
ಹೀಗಂತ 1970ರಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞ ಮೂರೆ ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದ್ದ. ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಈ ಕ್ರಿಯೆಯೇ ಡೈನಾಮಿಕ್ ಕ್ಯಾಸಿಮಿರ್ ಎಫೆಕ್ಟ್. ಅಂದು ಮೂರೆ ಕೇವಲ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಈ ತತ್ತ್ವವನ್ನು ಪ್ರತಿಪಾದಿಸಿದ್ದ. ಪ್ರಾಕ್ಟಿಕಲ್ ಆಗಿ ಇದನ್ನು ವೀಕ್ಷಿಸಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಂದಿನಿಂದಲೇ ಪ್ರಯತ್ನ ಪಡುತ್ತಿದ್ದರು. ಆ ಪ್ರಯತ್ನಕ್ಕೆ ಈಗ ಫಲ ಸಿಕ್ಕಿದೆ. ಅಂದರೆ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಸೃಷ್ಟಿಗೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಾಕ್ಷಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. 40 ವರ್ಷಗಳ ಹಿಂದೆ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲ್ಪಟ್ಟಿದ್ದ ಈ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಮಾಡಿದ್ದು ಚಾಲ್ಮರ್ಸ್ನ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು. ನಿವರ್ಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿ ಮಾಡುವ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಪ್ರಯತ್ನಕ್ಕೆ ಇದೇ ಮೊದಲ ಬಾರಿ ಫಲ ಸಿಕ್ಕಿದೆ. ಇದರೊಂದಿಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದಲ್ಲಿ ಮಹತ್ವದ ಹೆಜ್ಜೆಯೊಂದನ್ನು ಇಟ್ಟಂತಾಗಿದೆ.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತಮ್ಮ ಪ್ರಯೋಗದ ಅವಧಿಯಲ್ಲಿ ನಿರ್ವಾತದೊಳಗೆ ಮಿಂಚಿ ಮರೆಯಾಗುವ ಫೋಟಾನ್ಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವನ್ನು ಹಿಡಿದಿಡಲು ಯಶಸ್ವಿಯಾಗಿದ್ದಾರೆ. ಇದರೊಂದಿಗೆ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕಾನಿಕ್ಸ್ನ ಪ್ರಮುಖ ಸಿದ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ನಿದರ್ಶನವೊಂದು ಸಿಕ್ಕಂತಾಗಿದೆ. ಇದರ ಜೊತೆಗೆ ಬೆಳಕು ಹೇಗೆ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗಬಲ್ಲುದು ಎಂಬ ಬಗ್ಗೆ ನಮ್ಮ ಚಿಂತನೆಗಳು ಗಹನಗೊಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಬೆಳಕು ತಡೆರಹಿತವಾಗಿ ಚಲಿಸುವ ತತ್ತ್ವಗಳಿಗೂ ಹೆಚ್ಚಿನ ಬಲ ಬಂದಂತಾಗಿದೆ. ಇಲ್ಲಿ ಗಮನಿಸಬೇಕಾದಂಥ ಇನ್ನೂ ಒಂದು ಮಹತ್ವದ ಅಂಶವಿದೆ. ಮೂರೆಯ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ ಭ್ರಾಮಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ನೈಜ ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ, ಅಂದರೆ ಬೆಳಕಾಗಿ ಪರಿವರ್ತಿಸಬೇಕು ಎಂದಾದರೆ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವಂಥ ಫಲಕದ ಮೂಲಕ ಭ್ರಾಮಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಪ್ರತಿಫಲಿಸುವಂತೆ ಮಾಡಬೇಕು. ಆದರೆ ವಾಸ್ತವದಲ್ಲಿ ಇಷ್ಟು ವೇಗವಾಗಿ ಚಲಿಸುವಂಥ ಫಲಕವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ಹಾಗಿದ್ದರೆ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಸೃಷ್ಟಿ ಮಾಡುವುದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು?

ಬೆಳಕು ಸೃಷ್ಟಿಯಾದ ಬಗೆ

ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂಥ ಫಲಕಗಳ ಸೃಷ್ಟಿ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದಕ್ಕಾಗಿ ಇನ್ನೊಂದು ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಅಭಿವೃದ್ಧಿಪಡಿಸಿದರು. ಒಂದು ಫಲಕಕ್ಕೆ ಭೌತಿಕ ದೂರವನ್ನು ಸತತವಾಗಿ ಬದಲಾವಣೆ ಮಾಡುವ ಬದಲು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್ ಶಾರ್ಟ್ ಸರ್ಕಿಟ್ನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕಲ್ ಅಂತರವನ್ನು ಸತತ ಬದಲಾವಣೆಗೆ ಒಳಪಡಿಸಿದರು. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ಗಳ ಫಲಕದಂತೆ ಕಾರ್ಯಾಚರಿಸುತ್ತದೆ. ಅರ್ಥಾತ್ ಫೋಟಾನ್ಗಳ ಪ್ರತಿಫಲನಕ್ಕೆ ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಫಲಕವನ್ನು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ವಿಧಾನದ ಮೂಲಕ ಸೃಷ್ಟಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಫಲಕವು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನಿಕ್ಸ್ ಸಲಕರಣೆಯಾದ ಸ್ಕ್ವಿಡ್ (ಎಸ್ಕ್ಯುಯುಐಡಿ- ಸೂಪರ್ಕಂಡಕ್ಟಿಂಗ್ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಇಂಟರ್ಫೇಸ್ ಡಿವೈಸ್) ಅನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಕಾಂತವಲಯಕ್ಕೆ ಅತ್ಯಂತ ಸೂಕ್ಷ್ಮಸಂವೇದಿ ಗುಣವನ್ನು ಹೊಂದಿದೆ.

ಕಾಂತವಲಯದ ದಿಕ್ಕನ್ನು ಪ್ರತಿ ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ ಹಲವು ಬಿಲಿಯನ್ ಬಾರಿ ಬದಲಾಯಿಸುವ ಮೂಲಕ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ವಿಶೇಷ ಫಲಕವನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸಿದ್ದಾರೆ. ಆದರೂ ಸಹ ಈ ಫಲಕವು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದ ಶೆಕಡಾ 25ರಷ್ಟು ವೇಗದಲ್ಲಷ್ಟೇ ಚಲಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಆದಾಗ್ಯೂ ಇಷ್ಟು ವೇಗದಲ್ಲಿ ಫಲಕ ಚಲಿಸುತ್ತಿದ್ದ ಕಾರಣದಿಂದಾಗಿ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಬೆಳಕಿನ ಕಣಗಳನ್ನು ಅರ್ಥಾತ್ ಜೊತೆ ಜೊತೆಯಾಗಿ (ಅವಳಿಗಳು) ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತಿದ್ದ ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ಗುರುತಿಸಿ ಅವುಗಳ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ಅಳೆಯುವುದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕಾನಿಕ್ಸ್ನ ಪ್ರಕಾರ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಹಲವಾರು ಭ್ರಾಮಕ ಕಣಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆ. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಸಹ ಸೇರಿರುತ್ತವೆ. ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವಂಥ ಫಲಕವು ತನ್ನಲ್ಲಿನ ಕೈನೆಟಿಕ್ ಎನರ್ಜಿ (ಚಲನಶಕ್ತಿ)ಯಲ್ಲಿ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ಫೋಟಾನ್ಗಳಿಗೆ ವರ್ಗಾಯಿಸುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಭ್ರಾಮಕ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ನೈಜ ಫೋಟಾನ್ಗಳಾಗಿ, ಬೆಳಕಾಗಿ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ.

ಫೋಟಾನ್ಗಳನ್ನು ತಮ್ಮ ಭ್ರಾಮಕ ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ನೈಜ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ತಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ಸ್ವಲ್ಪ ಬಾಹ್ಯ ಶಕ್ತಿಯ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇದಕ್ಕಾಗಿ ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಇರುವಂಥ ಇತರ ಕಣಗಳಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ಗಳು, ಪ್ರೋಟಾನ್ಗಳು ಮತ್ತಿತರ ಕಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಪ್ರಚಾದಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಅಂದರೆ ಆ ಕಣಗಳನ್ನು ಸಹ ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಫಲಕದ ಮೂಲಕ ಪ್ರತಿಫಲಿಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಹೆಚ್ಚಿನ ಶಕ್ತಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಪ್ರಯೋಗದ ಪ್ರಯೋಜನ

ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಅವಳಿಗಳಾಗಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುವ ಕಾರಣ ಅವುಗಳನ್ನು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವುದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಸುಲಭವಾಯಿತು. ಅಲ್ಲದೆ ಇದು ಇನ್ನಷ್ಟು ಅಧ್ಯಯನಗಳಿಗೆ ಪೂರಕವಾಗಲಿದೆ. ಯಾಕೆಂದರೆ ಕ್ವಾಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿಯಲ್ಲಿ ಇದು ಮಹತ್ವದ ಪಾತ್ರವನ್ನು ನಿರ್ವಹಿಸಲಿವೆ. ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ಗಳ ಅಭಿವೃದ್ಧಿ ಇನ್ನಷ್ಟು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ನಡೆಯಲು ಇದು ಸಹಕಾರಿಯಾಗುವುದು ಕಂಡಿತ. ಜೊತೆಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಪ್ರಮುಖ ತತ್ತ್ವಗಳನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಫ್ಲಕ್ಚುವೇಶನ್ನನ್ನು ಅಂದರೆ ಫೋಟಾನ್ಗಳು ಸೇರಿದಂತೆ ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿ ಅಥವಾ ಅಜ್ಞಾತ ಶಕ್ತಿಯೊಂದಿಗೆ ಸಮೀಪದ ನಂಟು ಹೊಂದಿರುವ ಹಲವಾರಿ ಕಣಗಳು ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಪ್ರತ್ಯಕ್ಷವಾಗುತ್ತಾ ಅದೃಶ್ಯವಾಗುತ್ತಾ ಮತ್ತೆ ಪ್ರತ್ಯಕ್ಷವಾಗುತ್ತಾ ಆಡುವ ಕಣ್ಣುಮುಚ್ಚಾಲೆಯಾಟವನ್ನು ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿದೆ. ಈ ಡಾರ್ಕ್ ಎನರ್ಜಿ ಅಥವಾ ಅಜ್ಞಾತ ಶಕ್ತಿ ವಿಶ್ವದ ವಿಕಾಸಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಿದೆ.

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಹಲವಾರು ತತ್ತ್ವಗಳನ್ನು ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುವ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಂದ ಇಂಥ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಅಗತ್ಯವಿದೆ. ಇದಲ್ಲದೆ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಸಿದ್ಧಾಂತ ರೂಪದಲ್ಲಷ್ಟೇ ನಿರೂಪಿಸಿರುವಂಥ ವಿಚಾರವನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಪರಿಶೀಲನೆಗೆ ಒಳಪಡಿಸಬೇಕಿದೆ. ಇದರಿಂದ ಸಿದ್ಧಾಂತ ರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ತತ್ತ್ವಗಳು ಸಾಬೀತುಗೊಳ್ಳುವುದಲ್ಲದೆ ವಿಜ್ಞಾನ ಇನ್ನಷ್ಟು ಬೆಳೆಯಲು ಸಹಕಾರಿಯಾಗುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಸಿದ್ಧಾಂತ ರೂಪದಲ್ಲಿರುವ ಎಲ್ಲ ವಿಚಾರಗಳನ್ನೂ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಪರಿಶೀಲಿಸುವುದು ಕಷ್ಟ! ಯಾಕೆಂದರೆ ಹಲವು ಭೌತಿಕ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಸಿದ್ಧಿಸಿಕೊಳ್ಳುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ. ನಿರ್ವಾತದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವುದಕ್ಕೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪರ್ಯಾಯ ಮಾರ್ಗವನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡಂತೆ ಹಲವಷ್ಟು ತಾಂತ್ರಿಕ ಪರಿವರ್ತನೆಗಳ ಮೂಲಕ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸುವ ಪ್ರಯತ್ನವನ್ನು ಮಾಡಬೇಕು. ಇಂಥ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರೋತ್ಸಾಹ ಸಿಗುವಂತಾಗಬೇಕು. ಹಾಗಾದರಷ್ಟೇ ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಇನ್ನಷ್ಟು ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು, ಪ್ರಗತಿಯನ್ನು ನಿರೀಕ್ಷಿಸುವುದಕ್ಕೆ ಸಾಧ್ಯವಾದೀತು.

* * * * * * * *

ಚಿತ್ರಕೃಪೆ : ಅಂತರ್ಜಾಲ