Into the atom 2 (ബൾബിൽ നിന്ന് ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയിലേക്ക്)

ബൾബിൽ നിന്ന് ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയിലേക്ക്.

ആറ്റത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ നിഗൂഢത അതിലെ 99.999% ശൂന്യമാണ് എന്നതാണെന്ന് കഴിഞ്ഞ ബ്ലോഗിൽ പ്രസ്താവിച്ചല്ലോ (Into the atom 1)..... കുറയധികo ആളുകൾക്കും .... ഈ ലോജിക്കിനോഡ് ചേരാൻ സാധിച്ചില്ല. അതിന് കാരണം ഇതേ കാര്യം പറഞ്ഞ റുതർ ഫോഡുo വ്യക്തമാക്കിയില്ല എന്നതുകൊണ്ടാണ്.

#ജാമ്യം 

ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയിൽ നോബേൽ സമ്മാനം നേടിയ Richard feynman പോലും പറഞ്ഞിട്ടുള്ളത് അദ്ദേഹത്തിനു പോലും ക്വാണ്ടം ഭൗതികത പൂർണമായി മനസിലായിട്ടില്ല എന്നാണ് ... പിന്നെ പറയണോ എന്റെ കാര്യം!

# കുറച്ച് ചരിത്രം

ജർമ്മനിയിലെ ചില എൻജിനീയർമാർ വൈദ്യുത ബൾബിന്റെ കാര്യക്ഷമത കൂട്ടുന്നതിന് അന്നത്തെ ഏറ്റവും മികച്ച ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞനായ Max Plank നെ സമീപിയ്ക്കുന്നു...

സാധാരണ ഒരു ബൾബിൽ കുറച്ച് വൈദ്യുതി കൊടുക്കുമ്പോൾ അത് ചുവപ്പ് നിറവും വൈദ്യുതിയുടെ അളവ് കൂട്ടുന്നതിനനുസരിച്ച് ഓറഞ്ച്, മഞ്ഞ, മഞ്ഞ കലർന്ന വെള്ള എന്നിങ്ങനെയാണ് നിറം ഉണ്ടാവുന്നത് ,,,, പക്ഷെ ഒരിക്കലും ഒരു ഫിലമന്റ് ബൾബ് നീലയൊ വൈലറ്റോ നിറങ്ങൾ നൽകുന്നില്ല.,,,, ഇത് നിങ്ങളുടെ വാഹനത്തിലെ ബൾബ് നിരീക്ഷിച്ചാൽ നിങ്ങൾക്ക് ഈ പ്രശ്നം മനസിലാവും... എത്ര ആക്സിലേറ്റർ കൂടുതൽ കൊടുത്താലും കുറച്ച് കൊടുത്താലുo ബൾബിൽ നിന്ന് നീല നിറം വരുന്നില്ലല്ലോ ( ദയവ് ചെയ്ത് LED ഉള്ള വാഹന ഹെഡ് ലാംബിൽ പരീക്ഷിക്കരുത്)

Max Plank പിന്നീട് ഇതേ ചോദ്യത്തിന്റ ഉത്തരം തേടി Black body എന്ന എല്ലാ ഊർജത്തേയും സ്വീകരിക്കുന്ന വസ്തുവിനെ പറ്റി പഠിച്ചുവെങ്കിലും...  ഈ നീല നിറത്തിന്റെ സഹോദരൻ Ultra violet (UV) ചെറുതായി ഉണ്ടാവുന്നത് ഗണിതപരമായി വിശദീകരിക്കാൻ ശ്രമിച്ചവർ പരാജയപ്പെടുകയും, (Raleigh jeans law ) Plank ഇതിനെ മറ്റൊരു രീതിയിൽ ഊർജത്തെ ചെറിയ ഊർജ പായ്ക്കറ്റുകളായി (quanta) ചിന്തിച്ച് ഗണിതപരമായി വിശദീകരിക്കാൻ സാധിയ്ക്കുകയും ചെയ്തു.(ultraviolet catastrophe)

ഇതേ സമയത്താണ് മറ്റൊരു സംഭവം ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ നിരീക്ഷിക്കുന്നത്. അൾട്രാ വയലറ്റ് രശ്മികൾക്ക് ചില ലോഹങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ന്യൂക്ലിയസിൽ നിന്ന് മാറ്റി ലോഹത്തെ ചാർജ് ചെയ്യാൻ കഴിയും... (ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക്ക് പ്രഭാവം) (photoelectric effect)ഇത് തികച്ചും സാമാന്യ ബുദ്ധിക്ക് നിരക്കാത്ത കാര്യമാണ് കാരണം... തരംഗരൂപത്തിൽ(wave nature) സഞ്ചരിയ്ക്കുന്ന പ്രകാശത്തിന് അത് ഒരിക്കലും സാധിക്കില്ല എന്നതാണ്... പിന്നെ എങ്ങനെ ഇത് സാധിക്കുന്നു.,,,

ഉത്തരം ശ്രീ ഐൻസ്റ്റീനാണ് നൽകിയത്

(പിന്നീട് ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയെ ഏറ്റവുമധികം എതിർത്തതും ഇദ്ദേഹം തന്നെയാണ്)

നിങ്ങൾ പ്രകാശത്തെ തരംഗമായി കാണണ്ട, പകരം കണികയായി കാണൂ(particle)... ആ കണികയെ ക്വാണ്ടം എന്ന് വിളിക്കാം (Now photon)... പ്രകാശം ഊർജമായതിനാൽ ക്വാണ്ടം ഊർജ കണികയാണ്., ഈ കണിക വന്ന് ഇലക്ട്രോണിനെ ഇടിച്ച് പുറത്തേക്ക് കളയുന്നു... ഒരു കല്ല് മാവിൽ നിന്ന് മാങ്ങയെ അടർത്തുന്ന പോലെ....

സംഭവം ഒക്കെ ശരി, എന്നാലുo....എന്തുകൊണ്ട് അൾട്രാ വയലറ്റ് രശ്മികൾ മാത്രം ,ഫോട്ടോ ഇലകട്രിക് പ്രഭാവം കാണിക്കുന്നു.... അതിന്റെ ഉത്തരം എളുപ്പമാണ്., UV ക്ക് ആവൃത്തി (frequency) കൂടുതലാണ്... ആവൃത്തി കൂടുതലുള്ള പ്രകാശത്തിന് ഊർജം കൂടുതലായിരിക്കും... ചുവപ്പിന് ആവൃത്തി കുറവായതിനാൽ ഊർജം കുറവായിരിക്കും ഇലക്ട്രോണിനെ ന്യൂക്ലിയസിന്റെ പ്രഭാവലയത്തിൽ നിന്ന് മാറ്റാൻ കഴിയില്ല...അതായത്, ഭാരം കുറഞ്ഞ ചുരുട്ടിയ പേപ്പർ എറിഞ്ഞ് മാങ്ങ വീഴ്ത്താനുള്ള സാധ്യതയേക്കാൾ കൂടുതലാണ് ഭാരം കൂടിയ ഒരു കല്ലുപയോഗിച്ചാൽ.

ഇതു തന്നെയാണ് Max Plank നേരിട്ട പ്രശ്നത്തിനും കാരണം.... നീലനിറം ലഭിക്കണമെങ്കിൽ വലിയ ഊർജം വേണം.. ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയുടെ പിതാവായി പലരും Plank നെയാണ് കണക്കാക്കുന്നത്... ലളിതമായ ഈ ബൾബിൽ നിന്നാണ് ലോകത്തെ മുഴുവൻ മാറ്റിമറിച്ച ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയുണ്ടാവുന്നത് !!

#നമ്മളറിയാെതെ തന്നെ നമ്മൾ ക്വാണ്ടം ഭാതികതയിലേക്കെത്തി ഷാജിയേട്ടാ..

പ്രകാശത്തിന്റെ ഈ സവിശേഷത ബോർ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഇലക്ട്രോണിൽ ഉപയോഗിച്ചപ്പോൾ മുൻപ് സൂചിപ്പിച്ച ശൂന്യതയുടെ കാരണത്തിന്റെ കുറച്ച് ഭാഗം കണ്ടെത്താൻ കഴിഞ്ഞു.

ക്വാണ്ടം ഭൗതികത അനുസരിച്ച് ഇലക്ട്രോണിനും പ്രകാശം പോലെ തന്നെ തരംഗമായും കണികയായും മാറാൻ സാധിക്കും.,, നോക്കുമ്പോൾ (observe) കണികയായും അല്ലാത്തപ്പോൾ തരംഗമായും, (അപ്പോൾ ഇലക്ട്രോൺ കാണാൻ കഴിയുവോ... തീർച്ചയായും,, CRT ടി വി കളിൽ നാം ചിത്രമായും ചലച്ചിത്രമായും കാണുന്നത് ഓടി മറയുന്ന ഇലക്ട്രോണിനെയാണ് )

ഒരേ സമയത്ത് കൂടുതലിടങ്ങളിൽ ഒരേ സമയം കാണുവാനും (super position) ( കുമ്പിടിയാ കുമ്പിടി) പ്രകാശത്തിനേക്കാൾ വേഗതയിൽ സംവദിക്കാനും(quantum entanglement) ഒക്കെ ഇവയ്ക്കാകുമത്രേ... കുറച്ച് സസ്പൻസ് നിൽക്കട്ടെ.. 

ഒരോ വാതകങ്ങൾ(gas) കത്തുമ്പോൾ ഉണ്ടാവുന്ന നിറങ്ങളുടെ കാരണവും ബോറിന് ഒരു പരിധി വരെ വ്യക്തമാക്കാൻ സാധിച്ചു.. പ്രപഞ്ചത്തെ മനോഹരമാക്കുന്നത് ഈ നിറങ്ങൾ ആണല്ലോ... ചിത്രം ശ്രദ്ധിക്കുക...( ചിത്രം കടപ്പാട് രാഹുൽ വി ആർ )

അപ്പോൾ ശൂന്യതയുടെ കാരണം, ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങൾ അനുസരിച്ച് ന്യൂക്ലിയസിനു ചുറ്റും ഇലക്ട്രോൺ കാണുന്ന നിശ്ചിത ഊർജ നിലകളിൽ നിൽക്കേണ്ടി വരികയും(electron orbits) ആ ഊർജ നിലകൾ പാലിച്ചില്ലെങ്കിൽ ഇലക്ട്രോണിന് നിലനിൽക്കാൻ സാധിയ്ക്കുകയുമില്ല..(Bohr model of atom) ഇത്തരത്തിലുള്ള നിയമങ്ങൾ പാലിയ്ക്കേണ്ടി വരുമ്പോൾ ന്യൂക്ലിയസിൽ നിന്ന് വളരെയധികം അകലം പാലിക്കേണ്ടി വരുന്നു, ആറ്റം ന്യൂക്ലിയസിനെ അപേക്ഷിച്ച് വളരെ വലുതാവുന്നു.

#അതേത് നിയമം... ഇനി ന്യൂക്ലിയസിനെങ്ങാനും കൊറോണ ബാധിച്ചിട്ടുണ്ടോ?

എന്തുകൊണ്ട് ആ നിയമം വന്നു എന്നതിന് കാരണം പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ പരിധിയാണ് മറ്റൊരു തരത്തിൽ പറഞ്ഞാൽ അനിശ്ചിതത്വം uncertainity 

പ്രകൃതി തന്നെ നിശ്ചയിച്ചിട്ടുള്ള ഈ പരിധിയെപ്പറ്റിയുള്ള രസകരമായ കാര്യങ്ങൾ അടുത്ത ബ്ലോഗിൽ...

# വാലറ്റം 

ക്വാണ്ടം ഭൗതികതയ്ക്ക് ഏറ്റവും ബലിഷ്ടമായ ഗണിത ചട്ടക്കൂടാണ് ഉള്ളത് .. അതിനെ സാമാന്യബുദ്ധിയുടെ തലത്തിൽ പ്രതിരോധിക്കുന്നതിന് പരിധി ഉണ്ട്.

അഭിപ്രായങ്ങൾ അറിയിക്കുമല്ലോ

രഞ്ജിത്ത്