2012ലെ ഭൌതിക ശാസ്ത്ര നോബല്‍സമ്മാനങ്ങള്‍ പ്രഖ്യാപിച്ചു

അമേരിക്കയിലെ നാഷണല്‍ ഇന്‍സ്റ്റിട്ട്യൂട്ട് ഓഫ് സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ്‌സ് ആന്‍ഡ് ടെക്‌നോളജിയിലെ (NIST) ഗവേഷകസംഘത്തലവനായ ഡേവിഡ്‌ വൈന്‍ലാന്‍ഡ്‌,പാരീസിലെ കോളേജ് ഡി ഫ്രാന്‍സ് ആന്‍ഡ് ഇക്കോലെ നോര്‍മല്‍ സൂപ്പീരയറിലെ ഗവേഷകനും ഫ്രഞ്ച് പൌരനും ആയ സെര്‍ജി ഹരോഷെ എന്നിവര്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള ഈ വര്‍ഷത്തെ നൊബേല്‍ സമ്മാനം പങ്കിട്ടു. ദ്രവ്യ–പ്രകാശ കണങ്ങളെ അവയുടെ ക്വാണ്ടം ബാലതന്ത്രാവസ്ഥയില്‍ നിലനിര്‍ത്തിക്കൊണ്ടു തന്നെ നിരീക്ഷിക്കുവാനും നിയന്ത്രിക്കാനും ഉപയോഗിക്കാനുമുള്ള മാര്‍ഗങ്ങള്‍ ഇവര്‍ രൂപീകരിക്കുകയുണ്ടായി.സൂക്ഷ്മ കണങ്ങളുടെ ഗുണധര്‍മങ്ങള്‍ പഠിക്കുന്ന ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തില്‍ വിപ്ലവകരമായ മാറ്റമാണ് ഇവരുടെ ഗവേഷണം കൊണ്ടുവന്നത്. ക്വാണ്ടം പ്രകാശശാസ്ത്ര  മേഖലയില്‍ ഇരുവരും നടത്തിയ മുന്നേറ്റം, വാര്‍ത്താവിനിമയത്തിന്റെയും കമ്പ്യൂട്ടിങ്ങിന്റെയും അത്യന്താധുനിക യുഗത്തിന് ഗതിവേഗം പകരുമെന്നാണ് നൊബേല്‍ സമിതിയുടെ നിരീക്ഷണം.

ഊര്‍ജം – ദ്രവ്യം (Matter & Energy) തുടങ്ങിയവയുടെ മൗലിക കണങ്ങളുടേതും അതുമായി ബന്ധപ്പെട്ട അടിസ്ഥാന ക്വാണ്ടം സാഹചര്യങ്ങളെയും പരീക്ഷണ വിധേയമായി നിരീക്ഷിക്കുന്നത് ഏതാണ്ട് പൂര്‍ണമായി അസാധ്യം തന്നെ  എന്നു കരുതിയിരുന്നതാണ്. ഇത്തരം കണങ്ങള്‍ നിരീക്ഷണവേളയില്‍  ബാഹ്യലോകവുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തിലാകുന്നതോടെ അവയുടെ സ്വഭാവവിശേഷങ്ങള്‍ക്ക് മാറ്റം വരും. എന്നാല്‍ ഇത്തരം കണങ്ങളെ അവയുടെ തനത് അവസ്ഥയില്‍ നിലനിര്‍ത്തിക്കൊണ്ടു തന്നെ നിരീക്ഷിക്കുകയും അവയെ സംബന്ധിച്ച് കൂടുതല്‍ വിവരങ്ങള്‍ മനസിലാക്കിയെടുക്കുവാന്‍ സാധ്യമാണെന്നും  ഹരോഷെയും വൈന്‍ലന്‍ഡും തങ്ങളുടെ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ വഴി തെളിയിച്ചു. ഈ തരത്തില്‍ നേരിട്ടു നിരീക്ഷിച്ചു ബോധ്യപ്പെടാന്‍ സാധിക്കില്ലെന്നു കരുതിയിരുന്ന ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകളെ പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാനും അവയെ പഠനങ്ങള്‍ക്ക് വിധേയമാക്കി പല പ്രതിഭാസങ്ങളെയും സംബന്ധിച്ചുള്ള അതിശയിപ്പിക്കുന്ന അറിവുകളിലേക്കുള്ള വഴികള്‍ തുറക്കുവാനും കഴിയും.

കൊളറാഡോയിലെ തന്‍റെ പരീക്ഷണശാലയില്‍ വൈദ്യുത ചാര്‍ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളെയും അയോണുകളെയും  വലയിലാക്കിയ (trapping) ശേഷം, അവയെ പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള്‍കൊണ്ട് നിരീക്ഷണ വിധേയമാക്കുന്ന സംവിധാനം വൈന്‍ലന്‍ഡും സഹപ്രവര്‍ത്തകരും ആവിഷ്‌കരിച്ചു. അത്യന്തം താഴ്ന്ന താപനിലകളിലും വായുരഹിതാവസ്ഥയിലും  കണങ്ങളെ നില നിര്‍ത്തുന്നത് കൊണ്ട് വികിരണങ്ങളില്‍ നിന്നും താപവ്യതിയാനങ്ങളില്‍ നിന്നും അവ മുക്തരായിരിക്കും. ലേസര്‍ ബീമുകള്‍ ഉപയോഗിച്ചാണ് ഇത് സാധ്യമാക്കുന്നത്. ഇവയുടെ പ്രയോഗത്തില്‍ വിദഗ്ധനാണ് ഡേവിഡ്‌. ഈ അവസ്ഥയില്‍ അയോണുകള്‍ അവയുടെ ഏറ്റവും താഴ്ന്ന ഊര്ജാവസ്ഥയില്‍ ആയിരിക്കുകയും തല്‍ഫലമായി അവയുടെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥാവിശേഷങ്ങള്‍ കൃത്യമായ്‌ നിരീക്ഷിച്ചു ബോധ്യപ്പെടുവാനും സാധിക്കും.

[caption id="attachment_1569" align="alignleft" width="300" caption="ഡേവിഡ്‌ വൈന്‍ ലാന്‍ഡ്‌ "][/caption]

[caption id="attachment_1570" align="alignright" width="300" caption="സെര്‍ജി ഹരോഷെ"][/caption]

 

 

 

 

 

 

 

 

കണികകളുടെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥകള്‍ മനസിലാക്കുവാന്‍ വ്യത്യസ്ഥമായ രീതിയാണ് ഹരോഷെയും കൂട്ടരും അവലംബിച്ചത്. ഏതാണ്ട് മൂന്നു സെന്റിമീറ്റര്‍ അകലത്തില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള രണ്ടു സൂപ്പര്‍ കണ്ടക്ടിംഗ് കണ്ണാടികളുടെ – കേവല പൂജ്യത്തിനു കുറച്ചു മേലെ മാത്രമുള്ളത്ര തണുത്ത ഊഷ്മാവില്‍ സൂക്ഷിച്ചിട്ടുള്ള ഇവ ലോകത്തെ ഏറ്റവും തിളക്കമുള്ളവയാണ് – ഇടയിലായി മൈക്രോവേവ്‌ ഫോട്ടോണുകളെ പ്രതിഫലിപ്പിച്ചു കെണിയില്‍പെടുത്തി നിലനിര്‍ത്തി അവയെ റെയ്ഡ്‌ബെര്‍ഗ് ആറ്റങ്ങള്‍ പോലെയുള്ള സവിശേഷ കണങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച്  നിയന്ത്രിക്കുകയും അളക്കുകയും നിരീക്ഷിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന  മാര്‍ഗമാണത്. ഈ രണ്ടു കണ്ണാടികള്‍ക്കിടയിലായി സെക്കന്‍ഡിന്റെ പത്തിലൊരംശം സമയം കൊണ്ട് ഏതാണ്ട് 40,000 ത്തില്‍ അധികം കിലോമീറ്റര്‍ ഈ കണങ്ങള്‍ സഞ്ചരിച്ചു തീര്‍ക്കും! ഫോട്ടോണിന്റെ അത്യന്തം പരിമിതമായ ജീവിതദൈര്‍ഘ്യതിനുള്ളില്‍ അതിനെ നശിപ്പിക്കാതെ തന്നെ പരമാണുക്കളുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തില്‍ ഏര്‍പ്പെടുത്തി അതിന്‍റെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയിലെ പ്രത്യേകതകളെ വിശദമായി മനസിലാക്കാം.പരീക്ഷണ സമയത്ത് നിലനില്‍ക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ കൃത്യമായി എണ്ണി എടുക്കാനും അവയുടെ ക്വാണ്ടം അവസ്ഥയുടെ പരിണാമത്തെ വരച്ചെടുക്കാനും കഴിയും.വളരെയേറെ സൂക്ഷ്മത ആവശ്യമുള്ള സംഗതിയാണിത്.

ഇനി ഈ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ പ്രായോഗിക സാധ്യതകളെ സംബന്ധിച്ചു പരിശോധിക്കാം. കണങ്ങളെ കെണിയില്‍ പെടുത്തി (ion traps) നിലനിര്‍ത്തുന്നതും അവയെ മനസിലാക്കുന്നതും മറ്റും ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ എന്ന സ്വപ്ന സങ്കേതങ്ങളെ യാഥാര്‍ത്ഥ്യമാക്കാന്‍ കഴിയുന്ന തരത്തില്‍ പ്രായോഗിക പ്രാധാന്യം ഉള്ളവയാണ്. ഇന്നത്തെ കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അനേകം മടങ്ങ്‌ കാര്യശേഷിയുള്ള യന്ത്രങ്ങള്‍ അവ സാധ്യമാക്കും. ഇന്ന് കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ഏറ്റവും ചെറിയ ബിറ്റ്‌ 1 അല്ലെങ്കില്‍ 0  എന്നതാണ്. എന്നാല്‍ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ അടിസ്ഥാന വിവര ഘടകങ്ങള്‍ ആയി പ്രവര്‍ത്തിക്കുക ഒരേ സമയം ഒന്നും പൂജ്യവും വിലകള്‍ സ്വീകരിക്കുന്ന ‘ക്വാണ്ടം ബിറ്റുകള്‍’ അഥവാ ‘ക്വിബിറ്റുകള്‍’ ആയിരിക്കും. രണ്ടു ക്വിബിറ്റുകള്‍ക്ക് ഒരേ സമയം നാല് വിലകള്‍ - 00,10.10.11 – സ്വീകരിക്കാം.ഈ തരത്തില്‍ നിലവിലെ കാര്യക്ഷമതയുടെ (effieciency) എത്രയോ മടങ്ങ്‌ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ കൈവരിക്കും എന്ന് ഊഹിക്കാവുന്നതേയുള്ളൂ. അവ ഉണ്ടാക്കാന്‍ പോകുന്ന വിപ്ലവവും. ഈ നൂറ്റാണ്ടില്‍ തന്നെ ഇതു യാഥാര്‍ത്ഥ്യമാവുമെന്നതില്‍ സംശയമില്ല.കഴിഞ്ഞ നൂറ്റാണ്ടിനെ കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍ മാറ്റി മറിച്ചത് പോലെ വരാനിരിക്കുന്ന നാളുകള്‍ ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടേതാണ്.അവയിലേക്കുള്ള പ്രധാനപ്പെട്ട വഴിത്തിരിവാണ് ഡേവിഡും ഹെരോഷേയും കാട്ടി തന്നിരിക്കുന്നത്.

വൈന്‍ലാന്‍ഡും കൂട്ടരും ഈ രീതിയില്‍ ആവിഷ്കരിച്ച മറ്റൊരു സംഗതിയാണ് ക്വാണ്ടം ഒപ്റ്റിക്കല്‍ ക്ലോക്കുകള്‍. ക്വാണ്ടം കണങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് നിലവിലെ ഏറ്റവും ക്ലിപ്തമായ സീസിയം-അറ്റോമിക ക്ലോക്കുകളെക്കാള്‍ നൂറു മടങ്ങ്‌ കൃത്യതയാര്‍ന്ന സമയം കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയുന്നവയാണിവ.സീസിയം ക്ലോക്കുകള്‍ മൈക്രോവേവ്‌ റേഞ്ചില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുമ്പോള്‍ ക്വാണ്ടം അയോണ്‍ ക്ലോക്കുകള്‍ ദൃശ്യ പരിധിയില്‍ ഉള്ള പ്രകാശമാണ് സൂക്ഷ്മതയ്ക്കായി ഉപയോഗിക്കുക. അതിനാല്‍ തന്നെ അവ ഒപ്ടിക്കല്‍ ക്ലോക്കുകള്‍ എന്നാണു അറിയപ്പെടുന്നത്.ഇത്രയും സൂക്ഷ്മതയാര്‍ന്ന സമയം അളക്കാന്‍ കഴിയുന്നതിലൂടെ സ്പേസ് – ടൈം അളവു കോലില്‍ ഉള്ള ഏറ്റവും ചെറിയ വ്യതിയാനങ്ങള്‍ പോലും കൃത്യമായി മനസിലാക്കാന്‍ കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന് ആപേക്ഷികാ സിദ്ധാന്ത പ്രകാരം ചലനവും ഗുരുത്വവും സമയത്തെ സ്വാധീനിക്കുന്നുണ്ട്. ഇന്നത്തെ ജി പി എസ് സംവിധാനങ്ങളില്‍ സ്ഥാന നിര്‍ണയത്തിനുപയോഗിക്കുന്ന ഭൂമിക്ക് വെളിയില്‍ കിലോമീറ്ററുകള്‍ അകലെ - ഭൂഗുരുത്വ പ്രഭാവം ആപേക്ഷികമായി കുറവുള്ള സ്ഥലങ്ങളില്‍ - നില്‍ക്കുന്ന ഉപഗ്രഹങ്ങളിലുള്ള  സാധാരണ ക്ലോക്കുകള്‍ കാണിക്കുന്ന സമയം ക്വാണ്ടം ക്ലോക്കുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് അളന്നു നോക്കുമ്പോള്‍ ഗുരുത്വവും പ്രകാശ വേഗതയും സമയത്തെ എത്രത്തോളം സ്വാധീനിക്കുന്നു എന്ന് ബോധ്യപ്പെട്ടു വരും!

ചുരുക്കത്തില്‍ ക്വാണ്ടം പ്രകാശ ശാസ്ത്രത്തിലെ ഈ മഹത്തായ കാല്‍വെപ്പുകള്‍ അത്യന്താധുനികവും അപാരവേഗവുമുള്ള ഒരു ശാസ്ത്രയുഗത്തിലേക്കുള്ള ചൂണ്ടുപലകകള്‍ ആണ്. പുതിയ അതിവേഗ കമ്പ്യൂട്ടറുകള്‍, പുതിയ സ്റ്റാന്‍ണ്ടേട് സമയം തുടങ്ങി അനവധി സുപ്രധാന കണ്ടെത്തലുകളും പരിഷ്കാരങ്ങളും  കാത്തിരിക്കുന്നു... ആല്‍ഫ്രഡ് നൊബേലിന്റെ ചരമവാര്‍ഷിക ദിനമായ ഡിസംബര്‍ പത്തിന് സ്വീഡനിലെ സ്റ്റോക്ക്‌ഹോമില്‍ വച്ച് ഏതാണ്ട് ആറു കോടിയോളം സമ്മാനത്തുകയുള്ള  നോബല്‍ പുരസ്കാരങ്ങള്‍ സമ്മാനിക്കും.

വി എസ് ശ്യാം

 

No comments:

Post a Comment