ಪರಮಾಣು ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಅತಿ ದೊಡ್ಡ ಕ್ರಾಂತಿ ಮಾಡಲಿರುವ 'ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌'
ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಎಷ್ಟುಚಿಕ್ಕದಾಗಿ ತುಂಡು ಮಾಡಬಹುದು? ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಭಾಗಮಾಡುತ್ತಾಹೋದರೆ ಕೊನೆಗೆ ಏನು ಸಿಗುತ್ತದೆ? ಮನುಷ್ಯ ಆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿನೋಡಿದ. ವಸ್ತುವನ್ನು ವಿಭಜಿಸುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆ ಚಿಕ್ಕ ಚಿಕ್ಕ ಕಣಗಳು ದೊರೆತವು. ಆ ಕಣಗಳನ್ನೂ ಒಡೆದಾಗ ಮತ್ತೂ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಣುಗಳು ದೊರೆತವು. ಅಲ್ಲಿಗೆ ಸೃಷ್ಟಿಯ ಈ ಅಗಾಧ ವಸ್ತುರಾಶಿಯು ಮತ್ತೆ ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಣುಗಳಿಂದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿದ. ಕುತೂಹಲ ಅಲ್ಲಿಗೆ ಮುಗಿಯಲಿಲ್ಲ.
ಜಿ.ಎಂ. ಕೊಟ್ರೇಶ್
ಒಂದು ವಸ್ತುವನ್ನು ಎಷ್ಟುಚಿಕ್ಕದಾಗಿ ತುಂಡು ಮಾಡಬಹುದು? ಮತ್ತೆ ಮತ್ತೆ ಭಾಗಮಾಡುತ್ತಾಹೋದರೆ ಕೊನೆಗೆ ಏನು ಸಿಗುತ್ತದೆ? ಮನುಷ್ಯ ಆ ಕೆಲಸ ಮಾಡಿನೋಡಿದ. ವಸ್ತುವನ್ನು ವಿಭಜಿಸುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆ ಚಿಕ್ಕ ಚಿಕ್ಕ ಕಣಗಳು ದೊರೆತವು. ಆ ಕಣಗಳನ್ನೂ ಒಡೆದಾಗ ಮತ್ತೂ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಣುಗಳು ದೊರೆತವು. ಅಲ್ಲಿಗೆ ಸೃಷ್ಟಿಯ ಈ ಅಗಾಧ ವಸ್ತುರಾಶಿಯು ಮತ್ತೆ ವಿಭಜಿಸಲಾಗದ ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಣುಗಳಿಂದಾಗಿದೆ ಎಂದು ಊಹಿಸಿದ. ಕುತೂಹಲ ಅಲ್ಲಿಗೆ ಮುಗಿಯಲಿಲ್ಲ. ಮುಂದೊಂದು ದಿನ ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಅಣುಗಳನ್ನೂ ವಿಭಜಿಸಿ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನು (Atoms) ಕಂಡ. ಇದೇ ಸೃಷ್ಟಿಯ ಅತಿ ಚಿಕ್ಕ ಕಣ. ಇಲ್ಲಿಂದ ಮುಂದಕ್ಕೆ ಮತ್ತೂ ವಸ್ತುವಿನ ವಿಭಜನೆ ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ ಅಂದುಕೊಂಡ. ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಕಷ್ಟವಿರಬಹುದು. ಆದರೆ ತಾರ್ಕಿಕವಾಗಿ ವಸ್ತುವೊಂದು ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಅಂದರೆ ಎಷ್ಟೇ ಚಿಕ್ಕದಿದ್ದರೂ ಅದು ವಿಭಜನೆಗೆ ಅರ್ಹ ಎಂದರ್ಥ ತಾನೆ. ವಿಜ್ಞಾನ ಮುಂದುವರಿದಂತೆ ಈ ಪರಮಾಣುಗಳನ್ನೂ ಒಡೆದು ಪ್ರೋಟಾನ್‌, ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌, ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಹೊರತೆಗೆದು, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಮತ್ತೆ ಕ್ವಾರ್ಕ್ಸ್‌ಗಳನ್ನು ಕಂಡ! ಇವೆಲ್ಲವನ್ನು ಒಟ್ಟಾಗಿ ಉಪಕಣಗಳು (Subatomic Particles) ಎಂದು ಕರೆದ. ಇಲ್ಲಿಂದ ವಿಭಜನೆ ನಿಜಕ್ಕೂ ಅಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು. ಏಕೆಂದರೆ ಈ ಹಂತದಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಭೌತ ರೂಪದ ಬಗ್ಗೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೇ ಅಸ್ಪಷ್ಟತೆ. ಉಪಕಣಗಳು ಶಕ್ತಿ ರೂಪದಲ್ಲಿವೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು. ಅದರಲ್ಲೂ ಫೋಟಾನ್‌, ನ್ಯೂಟ್ರಿನೋದಂತಹ ಉಪಕಣಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಬಹುತೇಕ ಸೊನ್ನೆ. ಅಂದರೆ ಶೂನ್ಯಕ್ಕೂ ಅಸ್ತಿತ್ವಕ್ಕೂ ಮಧ್ಯೆ ಕೊಂಡಿಯಂತಿವೆ ಈ ಉಪಕಣಗಳು. ಅಂದರೆ ‘ಶೂನ್ಯಶಕ್ತಿ’ಯು ಭೌತ ರೂಪ ತಾಳುವ ಕ್ರಿಯೆಯ ಆರಂಭಿಕ ಉತ್ಪನ್ನಗಳಿರಬಹುದೇ ಈ ಉಪಕಣಗಳು!?
ಇದು ವಸ್ತುವಿನ ವಿಚಾರವಾಯಿತು. ಇದೇ ರೀತಿ ಸಮಯವನ್ನೂ ವಿಭಜಿಸಿದರೆ? ಮೊದಲು ಮನುಷ್ಯ ದಿನಗಳ ಲೆಕ್ಕ ಇಟ್ಟ. ಸೂರ್ಯೋದಯ, ಸೂರ್ಯಾಸ್ತಗಳು ಇದಕ್ಕೆ ಸಹಕರಿಸಿದವು. ನಂತರ ದಿನವನ್ನು 24 ತಾಸುಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಿದ. ಬಳಿಕ ಒಂದು ತಾಸನ್ನು 60 ನಿಮಿಷಗಳಾಗಿ, ಒಂದು ನಿಮಿಷವನ್ನು 60 ಸೆಕೆಂಡುಗಳಾಗಿ ವಿಭಜಿಸಿದ. ಮನುಷ್ಯನ ಸಹಜ ಜೀವನದ ಅನುಕೂಲಕ್ಕೆ ಇಷ್ಟುಚಿಕ್ಕ ಸಮಯದ ಲೆಕ್ಕಾಚಾರ ಸಾಕು. ಇನ್ನು ಸೆಕೆಂಡನ್ನೂ ವಿಭಜಿಸಿ ಮಾಡುವುದೇನು? ಆದರೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸುಮ್ಮನಿರಲಿಲ್ಲ. ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡನ್ನು ಹತ್ತು ಭಾಗಗಳಾಗಿ ಮಾಡಿ ಅದರಲ್ಲಿ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ಡೆಸಿಸೆಕೆಂಡ್‌ ಎಂದು ಕರೆದರು. ಹಾಗೆಯೇ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡಿನ ನೂರರ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ‘ಸೆಂಟಿಸೆಕೆಂಡ್‌’ ಎಂದು ಕರೆದರು. ಮುಂದುವರಿದು ಸೆಕೆಂಡನ್ನು ಸಾವಿರ ತುಂಡುಗಳಾಗಿಯೂ ಮಾಡಿ ಅದರ ಒಂದು ಭಾಗವನ್ನು ‘ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್‌’ ಎಂದು ಕರೆದರು.
ಇಷ್ಟುಚಿಕ್ಕ ಸಮಯವನ್ನು ಅಳೆದು ಆಗಬೇಕಾದ್ದೇನಿದೆ? ಆದರೆ ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಸಮಯವನ್ನು ಚಿಕ್ಕದಾಗಿ ಅಳೆದಷ್ಟೂಉಪಯೋಗವಿದೆ. ಒಂದು ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ಈ ಸೃಷ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ತುಂಬಾ ಘಟನೆಗಳು ಘಟಿಸುತ್ತವೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಶಬ್ದವು ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ 33 ಸೆಂ.ಮೀ.ನಷ್ಟುದೂರ ಚಲಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಭೂಮಿಯು ಸೂರ್ಯನ ಸುತ್ತ ಸುತ್ತುವ ಹಾದಿಯಲ್ಲಿ 30 ಮೀಟರ್‌ನಷ್ಟುದೂರ ಹೋಗಿರುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನು 200 ಮೀಟರ್‌ನಷ್ಟು ದೂರ ಚಲಿಸಿರುತ್ತಾನೆ. ಬೆಳಕಂತೂ 300 ಕಿ.ಮೀ.ಗಳ ಭಾರೀ ದೂರವನ್ನೇ ಕ್ರಮಿಸಿರುತ್ತದೆ. ಇನ್ನು ಜೀವ ಲೋಕಕ್ಕೆ ಬಂದರೆ ಸೊಳ್ಳೆಯೊಂದು ಒಂದು ಮಿಲಿಸೆಕೆಂಡ್‌ನಲ್ಲಿ ರೆಕ್ಕೆಯನ್ನು ಎತ್ತಬಲ್ಲದು ಅಥವಾ ಇಳಿಸಬಲ್ಲದು! ನಮ್ಮ ನರಕೋಶಗಳು ಇಷ್ಟುಕಡಿಮೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ನೂರಾರು ಮೀಟರ್‌ನಷ್ಟುದೂರ ಸಂಕೇತಗಳನ್ನು ಕಳಿಸಬಲ್ಲವು!
ವಿಜ್ಞಾನಿ ಯಾವತ್ತೂ ಅತೃಪ್ತ. ಸಮಯದೊಳಗೆ ಇನ್ನೂ ಆಳವಾಗಿ ಇಳಿದು ಪರಮಾಣು ಕಂಪನಾಂಕಗಳನ್ನು ಅಳೆದ. ಸೇಸಿಯಂ (Cesium) ಎಂಬ ಪರಮಾಣು ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 9,192,631,770 ಬಾರಿ ಕಂಪಿಸುತ್ತದೆ! (ಇಲ್ಲಿ ಕಂಪನ ಎಂದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಶಕ್ತಿಯ ಏರಿಳಿತಗಳ ಬಹು ಸಂಕೀರ್ಣವಾದ ಆವರ್ತ ಚಲನೆ) ಈ ಕಂಪನದ ಲೆಕ್ಕ ಎಂದೂ ಬದಲಾಗದು. ಹಾಗಾಗಿ ಈ ಪರಮಾಣುವಿನ ಕಂಪನಾಂಕದ ಸಹಾಯದಿಂದ ಪರಮಾಣು ಗಡಿಯಾರ ತಯಾರಿಸಿದ. ಇದು ಅದೆಷ್ಟುನಿಖರವಾಗಿ ಸಮಯ ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂದರೆ ಸುಮಾರು 5 ಕೋಟಿ ವರ್ಷಕ್ಕೊಮ್ಮೆ ಈ ಗಡಿಯಾರದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚೆಂದರೆ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡ್‌ನಷ್ಟುವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗಬಹುದು ಅಷ್ಟೆ! ಇಂದು ಇದೇ ಗಡಿಯಾರವನ್ನನುಸರಿಸಿಯೇ ಉಪಗ್ರಹಗಳನ್ನು ನಿಯಂತ್ರಿಸುತ್ತಿರುವುದು, ರಾಕೆಟ್‌ಗಳನ್ನು ಹಾರಿಬಿಡುತ್ತಿರುವುದು, ಜಿಪಿಎಸ್‌ ಕೂಡ ಈ ಸಮಯವನ್ನಾಧರಿಸಿಯೇ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದೆ.
***
ಈಗ ಇಷ್ಟೆಲ್ಲಾ ಕಥೆ ಏಕೆಂದರೆ, ಮೊನ್ನೆ ಪಿಯರೆ ಆಗಸ್ಟನಿ, ಫೆರೆಂಕ್‌ ಕ್ರಾಜ್‌ ಮತ್ತು ಅನ್ನೆ ಹುಲೈಯರ್‌ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೋಬೆಲ್‌ ದೊರಕಿದೆ. ಅವರು ಇದುವರೆಗಿನ ಎಲ್ಲಾ ದಾಖಲೆಗಳನ್ನು ಮೀರಿ ಸಮಯದ ಅತ್ಯಂತ ಅಲ್ಪಾವಧಿಯನ್ನು ಅಳೆದರು. ಅದೇ ‘ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌’
ಒಂದು ಪೂರ್ಣ ಸೆಕೆಂಡ್‌ಗೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಈ ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌ ಎಂಬುದು ಅದೆಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದೆಂದರೆ, ಈ ವಿಶ್ವ ಸೃಷ್ಟಿಯಾದಂದಿನಿಂದ ಇಂದಿನವರೆಗಿನ ಸಮಯಕ್ಕೆ ಹೋಲಿಸಿದರೆ ಒಂದು ಸೆಕೆಂಡ್‌ ಎಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದಾಗುವುದೋ ಅಷ್ಟು ಚಿಕ್ಕದು! ಅಂದರೆ ಇದು ಕಲ್ಪನೆಗೂ ಅಸಾಧ್ಯವಾದ ಕಡಿಮೆ ಸಮಯ. ಬಹುತೇಕ ಶೂನ್ಯ ಸಮಯ!
ಕೇವಲ ಅಟ್ಟೋಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಅಳೆಯಬಹುದಾದಷ್ಟುಅತಿ ವೇಗದ ಲೇಸರ್‌ ಬೆಳಕಿನ ಮಿಡಿತಗಳನ್ನು ಸೃಷ್ಟಿಸುವಲ್ಲಿ ಇವರು (Pulses of laser light) ಯಶಸ್ವಿಯಾದರು. ಇಲ್ಲಿ ಮಿಡಿತಗಳು ಅಂದರೆ ಬೆಳಕಿನ ಮಿಂಚು ಅನ್ನಬಹುದು. ಅಂದರೆ ಲೇಸರ್‌ ಒಮ್ಮೆ ಹೊತ್ತಿ, ಆರಿ ಪುನಃ ಹೊತ್ತುವ ಸರಣಿ ಕ್ರಿಯೆ. ಅದೆಷ್ಟುವೇಗವಾಗಿರುತ್ತದೆ ಅಂದರೆ ಎರಡು ಮಿಡಿತಗಳ ಅಂತರ ಕೇವಲ ಕೆಲ ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳು ಮಾತ್ರ! ಈ ಸಂಶೋಧನೆ ಇನ್ನು ಪರಮಾಣು ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಭಾರೀ ಮಹತ್ವದ ಉಪಕರಣವಾಗಿ ಕ್ರಾಂತಿಯನ್ನೇ ಉಂಟುಮಾಡಲಿದೆ.
ಅದು ಹೇಗೆ...?
***
ಈ ಲೇಖನದ ಆರಂಭದ ಭಾಗದಲ್ಲಿ ತಿಳಿಸಿದಂತಹ ಈ ಸೃಷ್ಟಿಯ ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಕಣಗಳಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳ ಚಟುವಟಿಕೆಗಳನ್ನು ಸಮರ್ಥವಾಗಿ ಅರಿಯಲು ಅತ್ಯಂತ ಚಿಕ್ಕ ಕಾಲಮಾನವಾದ ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಳಷ್ಟುವೇಗದ ಈ ಬೆಳಕಿನ ಮಿಡಿತಗಳು ಸಹಕರಿಸಲಿವೆ. ಪರಮಾಣುವಿನೊಳಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಬೆಳಕಿನ ವೇಗದಲ್ಲಿ (ಸೆಕೆಂಡಿಗೆ 3 ಲಕ್ಷ ಕಿ.ಮೀ.) ಚಲಿಸುತ್ತಿರುತ್ತವೆ. ಇಂಥ ಕಣಗಳನ್ನು ನೇರ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುವುದು ಕಷ್ಟ. ಹಾಗಾಗಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅನೇಕ ಪರ್ಯಾಯ ದಾರಿಗಳನ್ನು ಹುಡುಕುತ್ತಿರುತ್ತಾರೆ. ಅತ್ಯಂತ ಶಕ್ತಿಯುತ ಬೆಳಕನ್ನು ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸಿ ವಿಶೇಷ ಸೂಕ್ಷ್ಮವಾದ ಸೆನ್ಸರ್‌ ಮೇಲೆ ಬಿಂಬ ಮೂಡುವಂತೆ ಮಾಡಿ ಅದನ್ನು ದೀರ್ಘ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಾರೆ. ಆದರೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಅಸಾಧ್ಯವೇಗದಲ್ಲಿರುವ ಕಾರಣ ಇವುಗಳ ಸ್ಪಷ್ಟಬಿಂಬ ಕಷ್ಟಸಾಧ್ಯ. ಇದಕ್ಕಾಗಿ ನಿರಂತರ ಬೆಳಕಿಗಿಂತ ಶಕ್ತಿಯುತ ಮತ್ತು ಅತ್ಯಂತ ವೇಗದ ಬೆಳಕಿನ ಮಿಡಿತಗಳು (Pulses of light) ಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ.
ನೀವು ಫೋಟೋಗ್ರಾಫರ್‌ ಆಗಿದ್ದರೆ ಈ ವಿಚಾರ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ. ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ವಸ್ತುವಿನ ಫೋಟೋ ಕ್ಲಿಕ್ಕಿಸಲು ಅತಿ ವೇಗದ ಷಟ್ಟರ್‌ ಸ್ಪೀಡ್‌ ಅನ್ನು ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುವುದಿಲ್ಲವೇ ಹಾಗೆ. ಒಂದು ದುಂಬಿಯ ರೆಕ್ಕೆ ಬಡಿತವನ್ನು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಹೆಚ್ಚೂ ಕಡಿಮೆ 1/800 ಸೆಕೆಂಡ್‌ ವರೆಗೆ ಷಟ್ಟರ್‌ ವೇಗ ಆಯ್ಕೆ ಮಾಡುತ್ತೀರಿ. ಅಂದರೆ ಅಷ್ಟುಕಡಿಮೆ ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕು ಕೆಮೆರಾದಲ್ಲಿ ತೂರಿ ಬಿಂಬ ಮೂಡಿಸಬೇಕು. ಮಕ್ಕೀಕಾಮಕ್ಕಿ ಅಲ್ಲದಿದ್ದರೂ ಹೆಚ್ಚೂಕಡಿಮೆ ಇದೇ ತಂತ್ರದಲ್ಲೇ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆ ಈ ಲೇಸರ್‌ ಮಿಡಿತಗಳು ಸಹಕರಿಸುತ್ತವೆ. ಅದೂ ‘ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌’ಗಳ ವೇಗದಲ್ಲಿ. ಇದು ಬಹುತೇಕ ಸಮಯ ನಿಂತೇಹೋಗಿದೆ ಅನ್ನುವಂಥ ‘ಕಾಲಮಾಪನ’. ಇದುವರೆಗೆ ಲಭ್ಯವಿದ್ದದ್ದು ‘ನ್ಯಾನೋಸೆಕೆಂಡ್‌’ ವೇಗದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ. ಆದರೆ ನ್ಯಾನೋಸೆಕೆಂಡ್‌ಗಿಂತಲೂ ನೂರು ಕೋಟಿ ಪಟ್ಟು ಚಿಕ್ಕದು ಈ ಆಟೊಸೆಕೆಂಡ್‌! ಹಾಗಾಗಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಬಗೆಹರಿಯದೇ ಉಳಿದಿದ್ದ ಅನೇಕ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಇನ್ನು ಉತ್ತರ ಸಿಗಲಿದೆ ಎಂಬ ಕಾತುರ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳದ್ದು.
ಅದೆಷ್ಟುಆಳಕ್ಕಿಳಿದು, ಅದೆಷ್ಟು ಎತ್ತರ ತಲುಪಲಿದೆಯೋ ವಿಜ್ಞಾನ!
