ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಮತ್ತು ಅದರ ಮಹತ್ವ

ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಮತ್ತು ಅದರ ಮಹತ್ವ

ಈ ವರ್ಷದ (೨೦೧೫) ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಭಾಗದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯು ಪ್ರೊ. ಟಕಾಕಿ ಕಜಿಟ, ಟೋಕಿಯೋ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಜಪಾನ್ ಹಾಗೂ ಪ್ರೊ. ಅರ್ತುರ್ ಮ್ಯಾಕ್ಡೊನಾಲ್ಡ್ , ಕ್ವೀನ್ಸ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ, ಕೆನಡ ಇವರಿಬ್ಬರಿಗೆ ದೊರಕಿದೆ. ಕಣ ವಿಜ್ಞಾನ / ಪಾರ್ಟಿಕಲ್ ಫಿಸಿಕ್ಸ್ ನಲ್ಲಿನ ಒಂದು ಪ್ರಮುಖ ಸಮಸ್ಯೆಗೆ ಸೂಕ್ತ ಪರಿಹಾರವನು ಸಂಶೋಧನೆ ಹಾಗೂ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಪರಿಹರಿಸಿದ ಕಾರಣಕ್ಕೆ ಈ ಇಬ್ಬರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ನೀಡಲಾಗಿದೆ. ಸ್ವೀಡನ್ನ ವಿಜ್ಞಾನ ಅಕಾಡೆಮಿಯು ೬/೧೦/೨೦೧೫ ರಂದು ಪ್ರೊ. ಟಕಾಕಿ ಹಾಗೂ ಪ್ರೊ. ಅರ್ತುರ್ ರವರ ಹೆಸರುಗಳನ್ನ ಅಧಿಕೃತವಾಗಿ ಘೋಷ್ಹಿಸುತ್ತಾ ‘ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಪರಿವರ್ತನೆಯಾಗುತ್ತದೆ ಎನ್ನುವ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳಿಗೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ (ಮಾಸ್) ಇದೇ’ ಎಂಬುದನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದ ಕಾರಣಕ್ಕೆ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಪ್ರದಾನ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ ಎಂದು ಹೇಳಿತು.

ಪರಮಾಣು ವಿಯೋಜನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ (ವಿಕಿರಣಶೀಲ ಅಪಕರ್ಷಣ) ನಮ್ಮ ನಭೋಮಂಡಲದಲ್ಲಿ ಸರ್ವೇ ಸಾಮಾನ್ಯ. ಹಲವಾರು ಹೊಸ ಪರಮಾಣುಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆ ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಿಂದಾಗಿದೆ. ಅಣುವಿಗೆ ಯಾವುದೇ ರೂಪದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಿದಾಗ ಅದು ಅಸ್ಥಿರಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಈ ಅಸ್ಥಿರರತೆಯು ಕ್ಷಣಕಾಲಿಕ. ಅಣುವು ತನ್ನ ಮೊದಲಿನ ಅಥವಾ ಸಮೀಪದ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪಲು ಹೆಚ್ಚಾಗಿ ಪಡೆದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಳ್ಳುತ್ತಾ ವಿಕಿರಣಗಳನ್ನು ಅಥವಾ ಕಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಸರ್ಜಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಲವೊಮ್ಮೆ ಒಂದೇ ಹಂತದಲ್ಲಿ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಸಂಪೂರ್ಣಗೊಂಡರೆ ಕೆಲವು ಬಾರಿ ಬಹು-ಹಂತದ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಈ ಪರಮಾಣು ವಿಯೋಜನಾ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯು ಮೂರು ಪಥಗಳನ್ನು ಅನುಸರಿಸುವುದನ್ನು ಗಮನಿಸುತ್ತೇವೆ.

ಅಲ್ಫ ಡೀಕೆ (ಚಿತ್ರ ಮೂಲ: ವಿಕಿ ಕಾಮನ್ಸ್)

೧. ಅಲ್ಫ ಡೀಕೆ  – ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಅಸ್ಥಿರ ಅಣುಗಳು ಆಲ್ಫಾ ಕಣವನ್ನು ಹೊರಹಾಕಿ ಸ್ಥಿರ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಹೊಂದುತ್ತವೆ. ಅಲ್ಫ ಕಣವು ಹೀಲಿಯಂ ಪರಮಾಣು ಎಂದು ನಂಬಲಾಗಿದೆ.

ಬೀಟಾ ಡೀಕೆ (ಚಿತ್ರ ಮೂಲ: ವಿಕಿ ಕಾಮನ್ಸ್)

೨. ಬೀಟಾ ಡೀಕೆ  - ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬೀಟಾ ಕಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಸರ್ಜಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಸ್ಥಿರ ಪರಮಾಣು ಸ್ಥಿತರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದುತ್ತದೆ. ಇದರಲ್ಲಿ ಮೂರು ರೀತಿ β+ ಮತ್ತು β– ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಥವ ಋಣವಿದ್ಯುತ್ಕಣ ಹಾಗು ಪಾಸಿಟ್ರಾನ್ ಅಥವಾ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನ ಪ್ರತಿಕಣ ವನ್ನು ಹೊರಹಾಕುತ್ತವೆ, ಮೂರನೇ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಪರಮಾಣುವು ಅತಿ ಸಮೀಪದಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ನನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿದು ಸ್ಥಿರತೆ ಹೊಂದುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಅಥವಾ ಕೆ- ಕ್ಯಾಪ್ಚರ್ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಗಾಮ ಡೀಕೆ (ಚಿತ್ರ ಮೂಲ: ವಿಕಿ ಕಾಮನ್ಸ್)

೩. ಗಾಮ ಡೀಕೆ – ಯಾವುದೇ ಅಸ್ಥಿರ ಪರಮಾಣು ಗಾಮ ವಿಕಿರಣಗಳನ್ನು ಉತ್ಸರ್ಜಿಸಿ ಸ್ಥಿರತೆಯನ್ನು ಹೊಂದಿದರೆ ಅದನ್ನು ಗಾಮ ಡೀಕೆ ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ.

ಈ ಎಲಾ ಡೀಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಗಳು ಮೂಲಭೂತ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ನಿಯಮಗಳಾದ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ಆವೇಗ ಸಂರಕ್ಷಣೆ, ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣೆ ಇವುಗಳನ್ನು ಪಾಲಿಸುತ್ತವೆ. ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಯಾವುದೇ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಸಮ್ಮತ ಹೊಂದಬೇಕಾದರೆ ಅದು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿಯೂ ಸಾಬೀತಾಗಬೇಕು. ಬೀಟಾ ಡೀಕೆ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆ ಒಳಗೊಂಡ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸುತ್ತಿದ್ದಾಗ, ಇದು ಶಕ್ತಿ ಸಂರಕ್ಷಣಾ ನಿಯಮ ಪಾಲಿಸುತ್ತಿಲ್ಲ ಎಂಬ ಅಂಶ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಗಮನಕ್ಕೆ ಬಂತು. ೨೦ನೇ ಶತಮಾನದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಇದು ಒಂದು ಯಕ್ಷ ಪ್ರಶ್ನೆಯಾಗಿ ಕಾಡುತ್ತಿತ್ತು.

೧೯೩೦ ರಲ್ಲಿ ಪ್ರೊ. ಪೌಲಿ ಯವರು, ಈ ವಿಚಾರವಾಗಿ ನಡೆಯುತ್ತಿದ್ದ ಒಂದು ಕಮ್ಮಟಕ್ಕೆ ಬರೆದ ಪತ್ರದಲ್ಲಿ – ಬೀಟಾ ಕ್ಷಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ಬೀಟಾ ಕಣಗಳ ಜೊತೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಕಣ ಉತ್ಸರ್ಜಿಸುತ್ತಿರಬೇಕು. ಶೂನ್ಯ ವಿದ್ಯುದಾವೇಶವಿದ್ದು (ಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಚಾರ್ಜ್), ಪ್ರೋಟಾನ್ ನಿನ  ಶೇ.೧% ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಇದ್ದು, ಅತಿ ಕಡಿಮೆ ಪ್ರತಿಕ್ರಿಯಿಸುವ ಕಣ ಇದಾಗಿರಬೇಕು. ಇಂದಿನ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದಿಂದ ಇದನ್ನು ಗಮನಿಸುವುದು ಕಷ್ಟವಿರಬಹುದು’ ಎಂದು ಹೇಳಿದರು.

ಇದನ್ನೇ ಆಧಾರವಾಗಿಟ್ಟುಕೊಂಡು, ಪ್ರೊ. ಫರ್ಮಿ ರವರು ಬೀಟಾ ಕ್ಷಯ ಪ್ರಕ್ರಿಯ ಸಿಧ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದರು. ಪೌಲಿಯವರು ಹೇಳಿದ್ದ ಕಣಕ್ಕೆ ‘ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್’ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸುವ ಆಸೆ ಫರ್ಮಿಯವರಿಗಿತ್ತು, ಆದರೆ ಅಷ್ಟುಹೊತ್ತಿಗಾಗಲೇ ಪ್ರೊ. ಚಾಡ್ವಿಕ್ ರವರು ತಾವು ಗಮನಿಸಿದ್ದ ಕಣಕ್ಕೆ ಆ ಹೆಸರು ನಾಮಕರಿಸಿದ್ದರು ಹಾಗಾಗಿ ಈ ಕಣವನ್ನು ‘ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ’ ಎಂದು ಹೆಸರಿಸಿದರು. ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಾಣದ ಪ್ರಸ್ತಾಪದಿಂದ ಹಲವು ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಬಗೆಹರಿದವು. 

ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣವನ್ನು ಸುಮಾರು ೧೯೫೬ ರವರೆಗೂ ಯಾರು ಸೆರೆಹಿಡಿಯಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ೧೯೫೬ ರಲ್ಲಿ ಅಣು ಸ್ಥಾವರದಲ್ಲಿ ಕೆಲಸ ಮಾಡುತಿದ್ದ ಇಬ್ಬರು ಪರಮಾಣು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಈ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣವನ್ನು ಸೆರೆಹಿಡಿದಿದ್ದೇವೆ ಎಂದು ಘೋಷಿಸಿದರು. ನಂತರದ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಈ ಕಣವನ್ನು ಗಮನಿಸಲು, ಅದರ ಬಗ್ಗೆ ವಿಸ್ತರಾವಾಗಿ ಅದ್ಯಯನ ಮಾಡಲು ಹಲವು ಪ್ರಯೋಗಗಳು ನಿರ್ಮಿತವಾದವು. ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣಗಳ ಹಲವು ರೂಪಾಂತರಗಳನ್ನು ಕಣ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಾಥಮಿಕ ಕಣ ಮಾದರಿಯಲ್ಲಿ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವಾಗಿ ಸೇರಿಸಿದರು, ಹಾಗು ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಹಲವು ಕಣಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿಯೂ ಪತ್ತೆಯಾದವು. ಲೆಪ್ಟಾನ್ ಗಳಾದ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್, ಮ್ಯು-ಆನ್ ಮತ್ತು ಟೌ-ಆನ್ ಗಳಿಗೆ ಹೊಂದಿಕೊಂಡಂತೆ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣಗಳು ಹಾಗು ಪ್ರತಿಕನಗಳನ್ನು ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ. ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಕಣಗಳು ಅಣು ಸ್ಥಾವರಗಳಲ್ಲಿ, ಸೂಪರ್ ನೋವ ಸ್ಫೋಟ ಆದಾಗ, ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಆಗುವ ಅಣುವಿನ ವಿಭಜನಾ ಕ್ರಿಯೆಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತವೆ.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಭೂಮಿಗೆ ಬರುತ್ತಿರುವ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡುತ್ತಿರುವಾಗ ಒಂದೆರಡು ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಉದ್ಭವಿಸಿದವು.  ಕಾಸ್ಮಿಕ್ ಕಿರಣಗಳು ಅಥವಾ ವಿಶ್ವ ಕಿರಣಗಳು ಭೂಮಿಯ ವಾಯುಮಂಡಲವನ್ನು ಪ್ರವೇಶಿಸಿದಾಗ, ಪೈ-ಆನ್ ಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪೈ-ಆನ್ ಗಳು ಸವಿದು ಮ್ಯು-ಆನ್ ಮತ್ತು ಮ್ಯು-ಆನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳ ಉತ್ಪಾದನೆಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಮ್ಯು-ಆನ್ ಸಹ ಸವಿದು ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್, ಒಂದು ಮ್ಯು-ಆನ್ ಪ್ರತಿ-ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಹಾಹು ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಯಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯ ಪ್ರಕಾರ ಪ್ರತೀ ಎರಡು ಮ್ಯು-ಆನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗೆ ಒಂದು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊವನ್ನು ನಾವು ಗಮನಿಸಬೇಕು. ಆದರೆ ಸೂಪರ್ ಕೆ ಎಂಬ ಪ್ರಯೋಗವು ಈ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವನ್ನು ದಾಖಲಿಸಿತು.

ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಗಮನಿಸಿದ ಮತ್ತೊಂದು ಸಮಸ್ಯೆ, ಸೂರ್ಯನಿಂದ ಬರುತ್ತಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ಹಾಗು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ದಾಖಲಿಸಲಾದ ಅಂಕಿಗಳಲ್ಲಿನ ವ್ಯತ್ಯಾಸ.

ಈ ಎರಡೂ ಸಮಸ್ಯೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಪರಿವರ್ತನೆ ಅಥವಾ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಆಸಿಲೇಶನ್ . ಇದರ ಅರ್ಥ ನಾವು ಮೊದಲು ತಿಳಿದಂತ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳು  ಸೊನ್ನೆ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯ ಕಣಗಳಲ್ಲ ಅವುಗಳಿಗೂ ಅತಿ ಸೂಕ್ಷ್ಮ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿ ಇರುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇವು ಸತತವಾಗಿ ರೂಪಾಂತರಗೊಳ್ಳುತ್ತವೆ. ಹಾಗಾಗಿ ಮೇಲೆ ಸೂಚಿಸಿರುವ ಸಮಸ್ಯೆಗಳು ಕಾಣುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.

ಪ್ರೊ. ಅರ್ತುರ್ ರವರು ಸಡ್ಬರಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯ ಇಲ್ಲಿ ಡ್ಯೂಟೀರಿಯಮ್ನಿಂದ ಕೂಡಿರುವ ಭಾರಜಲದೊಂದಿಗೆ ಪ್ರಯೋಗ ನಡೆಸಿಸಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳ ಪರಿವರ್ತೇನೆಯ ಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದರು. ಪ್ರೊ. ಕಜಿಟ ರವರು ಸೂಪರ್-ಕೆ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ವಿಶ್ವಕಿರಣಗಳಮೇಲೆ ಅಧ್ಯಯನ ನಡೆಸಿ ನ್ಯೂಟ್ರಿನೊಗಳ ಪರಿವರ್ತೇನೆಯ ಸಾಬೀತುಪಡಿಸಿದರು. ಈ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಶ್ಲಾಘಿಸುತ್ತಾ ಈ ಬಾರಿಯ ನೋಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು ಪ್ರೊ. ಅರ್ತುರ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೊ. ಕಜಿಟ ರವರಿಗೆ ನೀಡಲಾಯ್ತು.

ಲೇಖಕ: ಸುಂದರ್ ಭಾರದ್ವಾಜ್

ಇಮೇಲ್: sundar.mn@gmail.com

ಲೇಖಕ: ಸುಂದರ್ ಭಾರದ್ವಾಜ್

ಇಮೇಲ್: sundar.mn@gmail.com

ವಾಟ್ಸ್ ಆಪ್ ನಲ್ಲಿ ಶೇರ್ ಮಾಡಿ