expr:class='"loading" + data:blog.mobileClass'>

ഇലക്ട്രോണിക്‌സില്‍ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ദ്രവ്യമാനമില്ലാത്ത വിചിത്രകണം

ശാസ്ത്രലോകം നീണ്ട 85 വര്‍ഷത്തെ തിരച്ചിലിനൊടുവിലാണ് 'വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണ്‍' എന്ന വിചിത്രകണം കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നത്. സാധാരണ ഇലക്ട്രോണുകളക്കാള്‍ ആയിരം മടങ്ങ് വേഗത്തില്‍ ചാര്‍ജ് വഹിക്കാന്‍ കഴിവുള്ള ഈ കണം ഇലക്ട്രോണിക് രംഗത്ത് പുതിയ വിപ്ലവം സൃഷ്ടിച്ചേക്കും

1929 മുതല്‍ ശാസ്ത്രലോകം തിരച്ചില്‍ തുടങ്ങിയതാണ്. എട്ടര പതിറ്റാണ്ട് നീണ്ട അന്വേഷണത്തിന് വിരാമമിട്ടുകൊണ്ട് 'വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണ്‍' ( Weyl fermion ) എന്ന ദ്രവ്യമാനമില്ലാത്ത (പിണ്ഡമില്ലാത്ത) കണം ഗവേഷകര്‍ കണ്ടെത്തി.

ഒരു ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളില്‍ ദ്രവ്യവും പ്രതിദ്രവ്യവുമായി ( matter and anti-matter ) പെരുമാറാന്‍ കഴിയുന്ന ഈ വിചിത്രകണം, ഇലക്ട്രോണിക്‌സിന്റെ പുത്തന്‍യുഗം സൃഷ്ടിക്കുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

ഇത് വെറുമൊരു കണത്തിന്റെ കണ്ടെത്തലോ സ്ഥിരീകരണമോ അല്ലെന്ന്, കണ്ടെത്തലിന് നേതൃത്വം നല്‍കിയ യു.എസില്‍ പ്രിന്‍സ്റ്റണ്‍ സര്‍വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകന്‍ എം.സാഹിദ് ഹസന്‍ അറിയിച്ചു. കൂടുതല്‍ ക്ഷമതയേറിയ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ വരവിനും, പുതിയ തരം ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടിങിനും ഇത് വഴിതെളിക്കും-അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു.

ഇലക്ട്രോണിക്‌സില്‍ നമ്മള്‍ അനുഭവിക്കുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളുടെ ട്രാഫിക് ജാം പഴങ്കഥയാക്കാന്‍ വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ക്ക് കഴിയും-ഹസന്‍ പറഞ്ഞു. 'ഇലക്ട്രോണുകളെക്കാള്‍ അച്ചടക്കത്തോടെയും ക്ഷമതയോടെയും സഞ്ചരിക്കാന്‍ അവയ്ക്ക് സാധിക്കും'. 'വെയ്ല്‍ട്രോണിക്‌സ്' ( 'Weyltronics' ) എന്ന പുതിയ ഇലക്ട്രോണിക്‌സ് വിഭാഗം തന്നെ ആരംഭിക്കാന്‍ ഈ കണ്ടെത്തല്‍ വഴിതുറക്കുമെന്ന് അദ്ദേഹം അറിയിച്ചു.

വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണിന്റെ കഥയാരംഭിക്കുന്നത്, രണ്ടാം ന്യൂട്ടനെന്ന് വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്ന ബ്രിട്ടീഷ് ഗവേഷകന്‍ പോള്‍ ഡിറാക് തന്റെ വിഖ്യാതമായ 'ഇലക്ട്രോണ്‍ സമവാക്യം' 1928 ല്‍ പ്രസിദ്ധീകരിക്കുന്നതോടെയാണ്.

ഇലക്ട്രോണിന്റെ വിപരീതകണമായ (പ്രതിദ്രവ്യകണമായ) പോസിട്രോണുകളെക്കുറിച്ച് ആ സമവാക്യം പ്രവചിച്ചത് സത്യമാണെന്ന്, 1932 ല്‍ അമേരിക്കന്‍ ഗവേഷകനായ കാള്‍ ആന്‍ഡേഴ്‌സണ്‍ പൊസിട്രോണ്‍ കണ്ടെത്തിയതോടെ തെളിഞ്ഞു. ദ്രവ്യം മാത്രമല്ല, പ്രതിദ്രവ്യവും ചേര്‍ന്നതാണ് പ്രപഞ്ചമെന്ന സുപ്രധാനമായ തിരിച്ചറിവിലേക്ക് അതോടെ ശാസ്ത്രലോകമെത്തി.

ജര്‍മന്‍ ഗണിതശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഹെര്‍മാന്‍ വെയ്ല്‍ 1929 ല്‍ 'ഡിറാക് സമവാക്യ'മുപയോഗിച്ച് മറ്റൊരു പ്രവചനം നടത്തി. ദ്രവ്യമാനമില്ലാത്ത 'വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകളെ'ക്കുറിച്ചുള്ളതായിരുന്നു ആ പ്രവചനം.

ഒരു വര്‍ഷത്തിന് ശേഷം ന്യൂട്രിനോ എന്ന ദ്രവ്യമാനമില്ലാത്ത കണത്തെക്കുറിച്ച് വൂള്‍ഫാങ് പൗളി പ്രവചിച്ചു. അമേരിക്കന്‍ ഗവേഷകരായ ഫ്രെഡറിക് റീനിസ്, ക്ലൈഡ് കൊവാന്‍ എന്നിവര്‍ ചേര്‍ന്ന് 1957 ല്‍ ന്യൂട്രിനോ കണ്ടുപിടിച്ചതോടെ പൗളിയുടെ പ്രവചനം ശരിയായി.

പൊസിട്രോണും ന്യൂട്രിനോയും കണ്ടെത്തിയെങ്കിലും, വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണ്‍ ശാസ്ത്രത്തിന് പിടികൊടുക്കാതെ ദുരൂഹമായി തുടര്‍ന്നു. ആ ദുരൂഹതയ്ക്കാണ് ഇപ്പോള്‍ അന്ത്യമാകുന്നത്. 

എന്താണ് വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണ്‍ 

പ്രപഞ്ചം ആറ്റങ്ങളാല്‍ നിര്‍മിച്ചിരിക്കുന്നു എന്നാണല്ലോ നമ്മള്‍ സ്‌കൂള്‍തലത്തില്‍ പഠിച്ചിട്ടുള്ളത്. കണികാശാസ്ത്രത്തിന്റെ കണ്ണിലൂടെ നോക്കിയാല്‍ പ്രപഞ്ചമെന്നത് അടിസ്ഥാനതലത്തില്‍ രണ്ടുതരം കണങ്ങളാലാണ് രൂപപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്-ഫെര്‍മിയോണുകളും ബോസോണുകളും കൊണ്ട്. 

ഗവേഷണത്തിന് നേതൃത്വം നല്‍കിയ എം.സാഹിദ് ഹസന്‍ പരീക്ഷണശാലയില്‍.
ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പോലെ ദ്രവ്യത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനഘടകങ്ങളാണ് ഫെര്‍മിയോണുകള്‍; ഫോട്ടോണുകള്‍പോലെ ബലങ്ങള്‍ക്ക് അടിസ്ഥാനമായവ ബോസോണുകളും.

നിലവിലുള്ള ഇലക്ട്രോണിക്‌സിന്റെ നട്ടെല്ല് ഇലക്ട്രോണുകളാണ്. പക്ഷേ, പരസ്പരം ഇടിച്ച് ചിതറുന്ന സ്വഭാവമുള്ളതിനാല്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പ്രവഹിക്കുമ്പോള്‍ ഊര്‍ജം നഷ്ടപ്പെടുകയും ചൂടുണ്ടാവുകയും ചെയ്യും. ഇലക്ട്രോണുകളെ അപേക്ഷിച്ച് ഏറെ അച്ചടക്കത്തോടെ പ്രവഹിക്കാന്‍ ദ്രവ്യമാനമില്ലാത്ത ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ക്ക് സാധിക്കുമെന്ന് ഹെര്‍മാന്‍ വെയ്ല്‍ 1929 ല്‍ പറഞ്ഞു.

പ്രിന്‍സ്റ്റണ്‍ സര്‍വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകരുടെ ശ്രമഫലമായി വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ യാഥാര്‍ഥ്യം തന്നെയാണെന്ന് ഇപ്പോള്‍ തെളിഞ്ഞിരിക്കുകയാണ്. അര്‍ധചാലകങ്ങളില്‍ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ പ്രവഹിക്കുന്നതിലും ആയിരംമടങ്ങ് വേഗത്തില്‍, തങ്ങള്‍ പരീക്ഷണം നടത്തിയ മാധ്യമത്തില്‍ ( test medium ) ഈ വിചിത്രകണങ്ങള്‍ സഞ്ചരിക്കുന്നതായി ഗവേഷകര്‍ കണ്ടു. അതേസമയം, ഗ്രാഫീന്‍ ( graphene ) എന്ന അത്ഭുതവസ്തുവില്‍ ഈ കണങ്ങള്‍ അതിലും ഇരട്ടി വേഗത്തില്‍ സഞ്ചരിക്കും.

പര്‌സപരം കൂട്ടിയിടിച്ച് ചിതറാതെ സഞ്ചരിക്കുന്നത് കാണുമ്പോള്‍ ഇവ സ്വന്തം ജിപിഎസ് ഉപയോഗിച്ച് നീങ്ങുന്നത് പോലെയാണ് തോന്നുക -ഹസന്‍ പറഞ്ഞു. ഈ കണത്തിന്റെ ക്വാണ്ടംമെക്കാനിക്കല്‍ ഗുണമായ സ്പിന്‍, അതിന്റെ സഞ്ചാരഗതിയുടെ അതേ ദിശയിലാണ്. അതുകൊണ്ടാണ് ഈ കണത്തിന് ഇത്ര ചലനവേഗം സാധ്യമാകുന്നത്.

വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ വളരെ വിചിത്രസ്വഭാവമുള്ള കണങ്ങളാണെന്നും, സങ്കല്‍പ്പാതീതമായ പല സവിശേഷതകളും അതിനുണ്ടാകാമെന്നും ഹസന്‍ അറിയിച്ചു.

ഹിഗ്ഗ്‌സ് ബോസോണ്‍ പോലുള്ള പുതിയ കണങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തിയത് ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ പോലുള്ള ശക്തിയേറിയ കണികാത്വരകങ്ങളിലാണ്. അതേസമയം, ഒരു കൃത്രിമക്രിസ്റ്റലുപയോഗിച്ചാണ് വെയ്ല്‍സ് ഫെര്‍മിയോണ്‍ കണ്ടെത്തിയത്. അനായാസം ഈ ഗവേഷണം ആവര്‍ത്തിക്കാനാകുമെന്നതാണ് ഇതിനര്‍ഥം.

'ടാന്റലം അഴ്‌സനൈഡ്' ( tantalum arsenide ) എന്നു പേരുള്ള ഒരു അര്‍ധലോക ക്രിസ്റ്റലായിരുന്നു കണ്ടുപിടിത്തത്തിനുപയോഗിച്ച മാധ്യമം. ആ ക്രിസ്റ്റലില്‍ 'വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണ്‍' കണ്ടെത്താനായേക്കുമെന്ന് ചൈനയില്‍ നടന്ന ഗവേഷണത്തിലാണ് ആദ്യം സൂചന ലഭിച്ചത്. പിന്നീട് ആ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ കാലിഫോര്‍ണിയയില്‍ ലോറന്‍സ് ബര്‍ക്ക്‌ലി നാഷണല്‍ ലബോറട്ടറിയിലെത്തിച്ച് പരീക്ഷണം തുടര്‍ന്നു.

ഉന്നതോര്‍ജ ഫോട്ടോണ്‍ ധാരകളെ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ക്കുള്ളിലൂടെ കടത്തിവിട്ടായിരുന്നു പരീക്ഷണം. വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ അതിലുണ്ടെന്ന്, ക്രിസ്റ്റലിലൂടെ കടന്നെത്തിയ ഫോട്ടോണ്‍ ധാരകള്‍ തെളിവുനല്‍കി.

'ക്വാസികണങ്ങള്‍' ( quasiparticles ) എന്ന വിഭാഗത്തിലാണ് വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ പെടുന്നത്. ക്രിസ്റ്റല്‍ പോലുള്ള ഒരു ഖരവസ്തുവിനുള്ളില്‍ മാത്രമേ അവയ്ക്ക് നിലനില്‍ക്കാനാകൂ.

വെയ്ല്‍ ഫെര്‍മിയോണുകളെ നിരീക്ഷിച്ചതിന്റെ ഫലങ്ങള്‍ രണ്ട് അന്തരാഷ്ട്ര ഗവേഷണസംഘങ്ങള്‍ വെവ്വേറെ പ്രബന്ധങ്ങളായി 'സയന്‍സ് ജേര്‍ണലി'ന്റെ പുതിയ ലക്കത്തില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്.
Share on Google Plus

About Ariyan J

This is a short description in the author block about the author. You edit it by entering text in the "Biographical Info" field in the user admin panel.
Related Posts Plugin for WordPress, Blogger...