Friday, March 22, 2013

'അന്റാര്‍ട്ടിക്ക' ആകാശത്തില്‍!

ഭൂമിയിലെ ഏറ്റവും തണുപ്പേറിയ സ്ഥലമാണ് അന്റാര്‍ട്ടിക്ക. സാധാരണഗതിയില്‍, പൂജ്യത്തിനുതാഴെ -89 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസോളമാണ് അന്റാര്‍ട്ടിക്കയിലെ തണുപ്പ്. എന്നാല്‍, സൌരയൂഥം മൊത്തമായെടുത്താല്‍, ഇതൊരു തണുപ്പേയല്ലെന്നു പറയാം. കാരണം,യുറാനസിന്റെ അന്തരീക്ഷതാപനില -233 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസാണ്. എന്നാല്‍, ഇപ്പോഴിതാ, ഇതിലും താഴെ, പ്രപഞ്ചത്തിലെത്തന്നെ ഏറ്റവും തണുപ്പേറിയ സ്ഥലമായി മാറാന്‍ ഭൂമിക്കു തൊട്ടടുത്തുള്ള ഒരിടം തയ്യാറെടുക്കുന്നു. നമ്മടെ തലയ്ക്കു മുകളില്‍നിന്ന് 370 കിലോമീറ്റര്‍ ഉയരത്തില്‍, ഭൂമിയെ ചുറ്റിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന രാജ്യാന്തര ബഹിരാകാശ നിലയമാണ് (International Space Station) പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും തണുപ്പേറിയ സ്ഥലമായി മാറുന്നത്. 'നാസ'യുടെ ആഭിമുഖ്യത്തിലുള്ള ഒരു ഗവേഷണപദ്ധതിയുടെ ഭാഗമായാണ്, രാജ്യാന്തര ബഹിരാകാശനിലയത്തിനുള്ളിലെ ഒരു ഭാഗം, കൃത്രിമമായി അതിശൈത്യത്തിലേക്കെത്തിക്കുന്നത്.
പദ്ധതിയുടെ ഭാഗമായി, ഒരു പരീക്ഷണശാലതന്നെ രാജ്യാന്തര ബഹിരാകാശനിലയത്തില്‍ സംവിധാനംചെയ്യാനാണ് 'നാസ'യുടെ തീരുമാനം. 'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലബോറട്ടറി' (Cold Atom Laboratory) എന്നാണ് ഈ പരീക്ഷണശാലയ്ക്ക് പേരു നല്‍കിയിരിക്കുന്നത്. കൃത്രിമമായി ഒരുക്കുന്ന താപനില നിയന്ത്രണ സംവിധാനങ്ങളിലൂടെ, ഈ പരീക്ഷണശാലയ്ക്കുള്ളിലെ താപനില -270 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസോളം തണുപ്പിച്ചെടുക്കുകയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ലക്ഷ്യം. ഇന്നു ലഭ്യമായ സാങ്കേതികസൌകര്യങ്ങളാല്‍ സാധ്യമാവുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ താപനിലയാണ് -270 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസിനുതാഴെയുള്ളത്. ഇതിലും മൂന്നു ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ്കൂടി താഴ്ന്നാല്‍, അതിന്റെ പേരാണ് 'അബ്സൊല്യൂട്ട് സീറോ' (Absolute Zero). സൈദ്ധാന്തികമായി പറഞ്ഞാല്‍, ഇതിലും താഴെയുള്ള ഒരു താപനിലയിലേക്കു താഴാന്‍ ദ്രവ്യാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു പദാര്‍ഥത്തിനു സാധ്യമല്ല. -273 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസാണ് 'അബ്സൊല്യൂട്ട് സീറോ' ആയി കണക്കാക്കുന്നത്.
എന്താണ് ഇത്രയും കുറഞ്ഞ താപനില കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിക്കുന്നതിന്റെ ഉദ്ദേശ്യം. അത്രയും കുറഞ്ഞ താപനിലയില്‍, ഭൂമിക്കുപുറത്ത് ഒരു പരീക്ഷണശാല സംവിധാനംചെയ്യുന്നത് എന്തിനാണ്? രണ്ടാമത്തെ ചോദ്യത്തിനുള്ള ഉത്തരമാണ് കൂടുതല്‍ എളുപ്പം. അതുകൊണ്ട് അത് ആദ്യമേ പറയാം. ഭൂമിക്കുപുറത്ത്, ഭൂമിയില്‍നിന്ന് കിലോമീറ്ററുകള്‍ അകലെയുള്ള ബഹിരാകാശത്ത് ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന്റെ പ്രഭാവം വളരെ കുറവാണ്. ആറ്റങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ നടക്കുന്ന കാര്യങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ ബലത്തിന് സ്വാധീനമില്ലെങ്കിലും, അതിനു പുറത്തു നടക്കുന്ന ചലനങ്ങളില്‍വരെ അതിനു സ്വാധീനമുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ആറ്റങ്ങളുടെ ചലനം. അവയുടെ കൂടിച്ചേരല്‍. വളരെവളരെ തുച്ഛമായതാവാം, നിസ്സാരമെന്നു കരുതി തള്ളിക്കളയാവുന്നതരത്തിലാവാം ഈ സ്വാധീനം. പക്ഷേ, ആധുനിക ഭൌതികശാസ്ത്രത്തില്‍ അത്തരം സ്വാധീനങ്ങളില്‍നിന്നു വിമുക്തമായ പരീക്ഷണ സാഹചര്യങ്ങള്‍ക്ക് പ്രസക്തിയുണ്ട്.
 എപ്പോഴാണ് അത്തരം അവസ്ഥകള്‍ പ്രസക്തമാവുന്നതെന്നു ചോദിച്ചാല്‍, അത് നമ്മള്‍ നിലവിലുള്ള പദാര്‍ഥ അവസ്ഥകളില്‍നിന്നു വ്യത്യസ്തമായ ഒരു ദ്രവ്യത്തെ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ശ്രമിക്കുമ്പോഴാണെന്നു പറയേണ്ടിവരും. ദ്രവ്യം അഥവാ 'മാറ്ററി' (Matter) ന്റെതായി നമ്മള്‍ സാധാരണ പരിചയിച്ച- ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം  എന്നീ മൂന്ന് അവസ്ഥകള്‍ക്കും അപ്പുറമായ അവസ്ഥയാണിത്. അങ്ങനെയൊരു അവസ്ഥ സാധ്യമാണെന്ന് ആദ്യം പറഞ്ഞത് ഇന്ത്യക്കാരനായ സതേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ആണ്- 1925ല്‍. ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്റ്റീനും ഒപ്പമുണ്ടായിരുന്നു. പക്ഷേ, അതിനായി, നിങ്ങള്‍ ആറ്റങ്ങളെ 'താപോര്‍ജം' (Heat Energy) ഒട്ടുമേയില്ല (പൂജ്യം) എന്ന അവസ്ഥയില്‍ എത്തിക്കണമെന്നാണ് ബോസ് പറഞ്ഞത്. ഇങ്ങനെ, ആറ്റങ്ങളുടെ താപോര്‍ജം 'പൂജ്യ'മാവുന്നത് അവ ഒരു പ്രത്യേക താപനിലയില്‍ എത്തുമ്പോള്‍ മാത്രമാണ്. അതാണ് 'അബ്സൊല്യൂട്ട് സീറോ' എന്നറിയപ്പെടുന്ന -273 ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ്.
സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് ഇതു പറഞ്ഞ്, 70 വര്‍ഷം കഴിഞ്ഞശേഷം മാത്രമാണ്, അദ്ദേഹം വിഭാവനംചെയ്ത ദ്രവ്യാവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്കു സാധിച്ചത്. 1995ല്‍, അമേരിക്കയിലെ മൂന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പരീക്ഷണശാലയില്‍ ആ അവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ വിജയിച്ചു. 'ബോസ്-ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ കണ്ടന്‍സേറ്റ്' (Bose-Einstein Condensate) എന്നാണ് അത് അറിയപ്പെട്ടത്. അതു കണ്ടെത്തിയ മൂന്നുപേര്‍ക്കും നൊബേല്‍ സമ്മാനം ലഭിച്ചു- വുള്‍ഫ്ഗാങ് കെറ്റെര്‍ലി (Wolfgang Ketterle), എറിക് കോര്‍ണല്‍ (Eric Cornell), കാള്‍ വീമാന്‍ (Carl Wieman) എന്നിവര്‍ക്ക്. ഇതില്‍, കെറ്റെര്‍ലിയുടെ പരീക്ഷണശാല, 2003ല്‍ ഒരു ഗിന്നസ് റെക്കോഡും സൃഷ്ടിച്ചു. ലോകത്തിലെ, ഈ പ്രപഞ്ചത്തിലെതന്നെ, ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ താപനില കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിച്ചതിന്. അതായത് 'അബ്സൊല്യൂട്ട് സീറോ'യെ തൊട്ടുരുമ്മി നില്‍ക്കുന്ന ഒരു താപനില സൃഷ്ടിച്ചതിന്.
ഈ താപനിലയ്ക്ക് സമാനമായ അവസ്ഥയാണ് ഇപ്പോള്‍ രാജ്യാന്തരനിലയത്തില്‍ സൃഷ്ടിക്കാനൊരുങ്ങുന്നത്.സത്യത്തില്‍, 'ബോസ്-ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ കണ്ടന്‍സേറ്റി'നെയോ, അതുപോലെ കൃത്രിമമായി സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ദ്രവ്യാവസ്ഥകളെയോ ഒന്നുകൂടി കൈപ്പിടിയില്‍ ഒതുക്കുകയല്ല, ഭൂമിക്കു പുറത്തു തയ്യാറാക്കുന്ന 'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലാബോറട്ടറി'യിലെ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ലക്ഷ്യം. അതുകൊണ്ട് ഭൌതികമായി എന്തു പ്രയോജനം എന്നാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ ചിന്തിക്കുന്നത്. ഉദാഹരണമായി, ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന്റെ പ്രഭാവത്തില്‍നിന്നു വേറിട്ട അതിശൈത്യ താപനില, പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ ചാലകത (Super Conductivity), തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങളില്‍ മാറ്റംവരുത്തുന്നതായി കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്.
വൈദ്യുതിയുടെ കടന്നുപോക്കിന് പ്രതിരോധം ഒട്ടും ഉയര്‍ത്താത്ത ചാലകാവസ്ഥയാണ്, ഈ അതിശൈത്യ താപനിലകളില്‍ ചില പദാര്‍ഥങ്ങള്‍ക്ക് കൈവരുന്നത്. 'അതിചാലകത' (Super Conductivity) എന്നാണ് ഇതറിയപ്പെടുന്നത്. ഒരു ചെറിയ വൈദ്യുത സ്പന്ദനം (Electric Voltage) ഒരിക്കല്‍ ഉളവാക്കിയാല്‍, ഏകദേശം ഒരുലക്ഷം വര്‍ഷത്തോളം അത് നിലനിര്‍ത്താന്‍ അതിചാലകതയുള്ള ചാലകങ്ങള്‍ക്ക് കഴിയും. വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളെയോ ഇലക്ട്രോണിക്സിനെയോ അടിസ്ഥാനമാക്കി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവര്‍ത്തനത്തില്‍, വരുംനാളുകളില്‍, ഇതിന് വിപ്ളവങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കാനാവും.

നയിക്കുന്നത് ഇന്ത്യന്‍ വംശജ
'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലബോറട്ടറി' പദ്ധതിയെ കൂടുതല്‍ ശ്രദ്ധേയമാക്കുന്നത്, അതിന്റെ നേതൃസ്ഥാനത്തുള്ള ഇന്ത്യന്‍ വംശജയുടെ സാന്നിധ്യമാണ്. പശ്ചിമ ബംഗാളില്‍നിന്നുള്ള അനിതാ സെന്‍ഗുപ്തയാണ് 'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലബോറട്ടറി' പദ്ധതിക്ക് നേതൃത്വം നല്‍കുന്നത്. കലിഫോര്‍ണിയയിലെ പസദേനയിലുള്ള 'ജെറ്റ് പ്രൊപ്പല്‍ഷന്‍ ലബോറട്ടറി' (JPL) യിലാണ് അനിത പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. 'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലബോറട്ടറി' പദ്ധതിയുടെ പ്രോജക്ട് മാനേജരാണ് അനിത. 2016 ലായിരിക്കും 'കോള്‍ഡ് ആറ്റം ലബോറട്ടറി' രാജ്യാന്തര ബഹിരാകാശനിലയത്തിലേക്ക് വിക്ഷേപിക്കുന്നത്. 2012 ആഗസ്ത് ആറിന് ചൊവ്വയിലെത്തിയ 'ക്യൂരിയോസിറ്റി'യെ സുരക്ഷിതമായി നിലത്തിറങ്ങാന്‍ സഹായിച്ച 'സൂപ്പര്‍സോണിക് പാരച്യൂട്ട്' നിയന്ത്രിച്ചത് അനിതയായിരുന്നു.

 Link: http://coldatomlab.jpl.nasa.gov

(This article by me was published in Kilivathil, the Science Supplement of  Deshabhimani Daily dated 14th March 2013)