ಅರಿವಿನ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಅಣುಗಳ ಹೆಜ್ಜೆ

ಊಹಿಸಿ ನೋಡಿ, ಒಂದು ಕೂದಲೆಳೆಯಲ್ಲಿ ಸರಿಸುಮಾರು  ನೂರು ಕೋಟಿ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದಾಗ ದೊರೆಯುವ ಅಣುವಿನ ಅಳತೆಯ ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ಮಾಡುವುದೆಂದರೇನು? ಅವುಗಳಿಂದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ನೆರವು ಪಡೆಯುವುದೆಂದರೇನು? ಅಚ್ಚರಿ ಅಲ್ಲವೇ? 

ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ಯಾರು ಬಳಸುವುದಿಲ್ಲ ಹೇಳಿ? ಕಾರು, ಬಸ್ಸು, ವಿಮಾನದಂತಹ ಸಾಗಾಣಿಕೆಯ ಯಂತ್ರಗಳಿಂದ ಹಿಡಿದು ಗ್ರಾÂಂಡರ್‌, ಪಂಪ್‌, ಹೊಲಿಗೆ ಯಂತ್ರ ಹೀಗೆ ದೈನಂದಿನ ಹಲವು ಕೆಲಸಗಳಲ್ಲಿ ನಾವಿಂದು ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದೇವೆ. ಹಿಂದೊಮ್ಮೆ ಎಲ್ಲ ಕೆಲಸಗಳಿಗೆ ಮೈ ಕಸುವನ್ನೇ ನೆಚ್ಚಿಕೊಂಡಿದ್ದ ನಾವು, ಇಂದು ಯಂತ್ರಗಳ ಮೇಲೆ ನಮ್ಮೆಲ್ಲ ಹೊರೆಯನ್ನು ಹಾಕಿದ್ದೇವೆ. 

ಈಗೊಂದು ಪ್ರಶ್ನೆ, ಎಲ್ಲಕ್ಕಿಂತ ದೊಡ್ಡ ಯಂತ್ರ ಯಾವುದು? ಹಡಗು, ವಿಮಾನ ಹೀಗೆ ಹಲವು ಉತ್ತರಗಳು ಬರಬಹುದು. ಹಾಗಿದ್ದರೆ ಎಲ್ಲಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕ ಯಂತ್ರ ಯಾವುದು? ಮೊಬೈಲ್‌. ಅದಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದು? ಕೈ ಗಡಿಯಾರ. ಹಾಗಾದರೆ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಚಿಕ್ಕದು? ಇನ್ನೂ ಚಿಕ್ಕದು? ಹೀಗೆ ಕೇಳುತ್ತಾ ಹೊರಟರೆ ಕೊನೆ ಎಲ್ಲಿ? ಆದರೆ ಈ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಕೇಳುತ್ತಲೇ ಅಂತಹ ಕಿರಿದಾದ, ಚುಟುಕಾದ ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ಮಾಡಬಹುದು ಅಂತ ಇತ್ತೀಚಿಗೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತೋರಿಸಿಕೊಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ. ಈ ಯಂತ್ರಗಳು ಅಂತಿಥವಲ್ಲ, ವಸ್ತುಗಳ ಮೂಲ ಘಟಕಗಳಾದ ಅಣುಗಳ ಕೂಟದಿಂದ ಮಾಡಿದಂಥವು. ಇವುಗಳನ್ನು ಮೊಲಿಕ್ಯುಲಾರ್‌ ಮಶೀನ್ಸ್‌ ಅನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಅಣುಕೂಟಗಳಿಗೆ ಕಡುನೇರಳೆ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹಾಯಿಸಿ, ನಿರ್ದಿಷ್ಟವಾದ ಬಗೆಯೊಂದರಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಒಳಪಡಿಸಿ ಈ ಚುಟುಕು ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಬಹುದೆಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ತೋರಿಸಿಕೊಟ್ಟಿದ್ದಾರೆ. ಊಹಿಸಿ ನೋಡಿ, ಒಂದು ಕೂದಲೆಳೆಯಲ್ಲಿ ಸರಿಸುಮಾರು ನೂರು ಕೋಟಿ ತುಂಡುಗಳನ್ನು ಮಾಡಿದಾಗ ದೊರೆಯುವ ಅಣುವಿನ ಅಳತೆಯ ಯಂತ್ರಗಳನ್ನು ಮಾಡುವುದೆಂದರೇನು? ಅವುಗಳಿಂದ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ನೆರವು ಪಡೆಯುವುದೆಂದರೇನು? ಅಚ್ಚರಿ ಅಲ್ಲವೇ? ಮೊಲಿಕ್ಯುಲಾರ್‌ ಮಶೀನ್ಸ್‌ ಕುರಿತಾದ ಈ ಅರಕೆ 2016ನೇ ಸಾಲಿನ ನೊಬೆಲ್‌ ಪ್ರಶಸ್ತಿಗೆ ಪಾತ್ರವಾಯಿತು.

ಹಲವರಿಗೆ ಗೊತ್ತಿರುವಂತೆ ನ್ಯಾನೋ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ ಇಂದು ಮುಂಚೂಣಿಯ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಲ್ಲೊಂದು. ವಸ್ತುಗಳನ್ನು ಕಿರುತುಣುಕಗಳನ್ನಾಗಿಸುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆಲ್ಲಾ ಒಂದು ಅಳತೆಯಲ್ಲಿ ವಸ್ತುವಿನ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು, ಅವುಗಳ ದೊಡ್ಡ ತುಣುಕುಗಳಿಗಿಂತ ಬೇರೆಯಾದ ಗುಣವನ್ನು ಹೊಂದಲು ತೊಡಗುತ್ತವೆ. ಕಿರುತುಣುಕಗಳು ಹೊಸ ಗುಣಗಳನ್ನು ತೋರ್ಪಡಿಸುವ ಈ ಅಳತೆ ಸುಮಾರು 100 ನ್ಯಾನೋ ಮೀ. ಇಲ್ಲವೇ ಅದಕ್ಕಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಳತೆಯದ್ದಾಗಿರುತ್ತದೆ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಚಿನ್ನದ ದೊಡ್ಡ ತುಣುಕುಗಳು ಸುಮಾರು 1064 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್‌ಗೆ ಕರಗಿದರೆ, 100 ನ್ಯಾನೋ ಮೀ. ಗಿಂತ ಕಡಿಮೆ ಅಳತೆಯ ಚಿನ್ನದ ತುಣುಕುಗಳು 300 ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಸಿಯಸ್‌ಗೆೇ ಕರಗತೊಡಗುತ್ತವೆ. ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು ದೊಡ್ಡ ತುಣುಕುಗಳಿಗಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಸೂರ್ಯನ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಹೀರಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲವು ಇಲ್ಲವೇ ಚದುರಿಸಬಲ್ಲವು. ನ್ಯಾನೋ ಅಳತೆಯಲ್ಲಿ ಕಿರುತುಣುಕುಗಳು ತೋರುವ ಇಂತಹ ಬದಲಿ ಗುಣಗಳನ್ನು ಬಳಕೆಗೆ ತರುವ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವೇ ಕಿರುಚಳಕ ಇಲ್ಲವೇ ನ್ಯಾನೋ ಟೆಕ್ನಾಲಜಿ. 

ಈ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನವನ್ನು ಬಳಸಿ ತಂತಾನೇ ಚೊಕ್ಕವಾಗಬಲ್ಲ ಗಾಜು, ಬಿಸಿಲುತಡೆಯ ಉಡುಪುಗಳು, ಹೆಚ್ಚಿನ ಕಸುವು ಹೊಂದಿರುವ ಬ್ಯಾಟರಿಗಳು ಅಲ್ಲದೇ ವೈದ್ಯಕೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೊಟ್ಟೆ ಹುಣ್ಣಿಗೆ ಮದ್ದನ್ನು ತಲುಪಿಸಲು ಬಳಸುವ ಸಲಕರಣೆಗಳನ್ನೂ ತಯಾರಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ.ಎಲ್ಲ ಜೀವಿಗಳ ಮೂಲ ಘಟಕಗಳಾದ ಅಣು ಲೋಕದಲ್ಲಿ ಏನೆಲ್ಲಾ ಇದೆ? ಯಾಕೆ ಹೀಗಿದೆ? ಅನ್ನುವುದು ಇಂದಿಗೂ 100%ನಷ್ಟು ಬಗೆಹರಿಕೆ ಕಾಣದಿದ್ದರೂ, ಈ ನಿಟ್ಟಿನಲ್ಲಿ ನಡೆದ ಹಲವು ಅರಕೆಗಳು ಅರಿವಿನ ಪುಟ್ಟ ದಿಟ್ಟ ಹೆಜ್ಜೆಗಳಾಗಿ ನಮಗೆ ಇತಿಹಾಸದ ಪುಟದಲ್ಲಿ ಕಾಣಸಿಗುತ್ತವೆ.  

ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನ ಜೆ.ಜೆ.ಥಾಮ್ಸನ್‌ ಅವರು 1896ರಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಪ್ರಯೋಗ, ಅಣುಗಳ ಒಳರಚನೆಯನ್ನು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಮಹತ್ವದ ಹೆಜ್ಜೆಯಾಯಿತು. ಥಾಮ್ಸನ್‌ ಅವರು ತಮ್ಮ ಒಡನಾಡಿಗಳೊಂದಿಗೆ ನಡೆಸಿದ ಕ್ಯಾತೋಡ್‌ ರೇ ಟ್ಯೂಬ್‌ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಅಣುವಿನಲ್ಲಿ ಕಿರಿದಾದ ಒಳರಚನೆಗಳಿವೆ ಅಂತ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ನಿಕ್ಕಿಯಾಗಿ ಗೊತ್ತಾಯಿತು. 
ಮುಂದಿನ ಮಹತ್ವದ ಹೆಜ್ಜೆ  ರುದರಫೋರ್ಡ್‌ ಅವರು 1909 ರಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಚಿನ್ನದ ತೆಳುಹಾಳೆ ಪ್ರಯೋಗ. ಯುರೇನಿಯಮ…ನಂತಹ ಹೆಚ್ಚು ಅಣುರಾಶಿಯಿಂದ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ಅಲ್ಫಾ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಚಿನ್ನದ ತೆಳುಹಾಳೆಯ ಮೂಲಕ ಹಾಯಿಸಿದಾಗ ಅಚ್ಚರಿಯೊಂದು ಕಂಡುಬಂದಿತು. ಅಲ್ಫಾ ಕಿರಣಗಳೆಲ್ಲವೂ ತೆಳುಹಾಳೆಯನ್ನು ತೂರಿಕೊಂಡು ಹೋಗುವ ಬದಲು ಕೆಲವು ಬಾರಿ ಅದರಿಂದ ಹಿಂಪುಟಿಯಲ್ಪಟ್ಟವು. ಈ ಪ್ರಯೋಗದ ಮೂಲಕ ಅಣುವಿನ ನಡುವಣದಲ್ಲಿ ಗಟ್ಟಿಯಾದ ರಾಶಿಯಿರುವುದು ಕಂಡುಬಂದು, ಪ್ರೋಟಾನ್‌ಗಳ ಅರಿವಿಗೆ ಕಾರಣವಾಯಿತು. ಮುಂದೆ 1935ರಲ್ಲಿ ಚಾಡವಿಕ್‌ ಎಂಬುವವರ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಅಣುವಿನ ನಡುವಿನಲ್ಲಿ ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ ಎಂಬ ರಚನೆಗಳೂ ಇವೆ ಎಂದು ತೋರಿಸಿದವು. ಹೀಗೆ ಅಣುವಿನ ನಡುವಣದಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳೆಂಬ ರಚನೆಗಳಿದ್ದು, ಅವುಗಳ ಸುತ್ತ ಇಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳೆಂಬ ರಚನೆಗಳು ಹಲವು ಬಗೆಯ ಸುತ್ತುದಾರಿಗಳಲ್ಲಿ ಸುತ್ತುತ್ತಿವೆ ಎಂಬುದು  ಅರಿವಿಗೆ ಬಂದಿತು. ವಿಜ್ಞಾನ ಮುಂದುವರೆದಂತೆಲ್ಲಾ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ ಮತ್ತು ನ್ಯೂಟ್ರಾನ್‌ಗಳಲ್ಲಿ ಇನ್ನೂ ಕಿರಿದಾದ ಒಳರಚನೆಗಳಿವೆ ಎಂದು ತಿಳಿದುಬಂದಿತು. ಇವುಗಳನ್ನು ಕ್ವಾರ್ಕ್ಸ್  ಎಂದು ಕರೆಯುತ್ತಾರೆ. 

ಒಂದೇ ಬಗೆಯ ಅಣುಗಳಿಂದ (ಒಂದೇ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ ಹೊಂದಿರುವ) ಕೂಡಿರುವ ಮೂಲವಸ್ತು/ಧಾತುಗಳಾಗಲಿ ಇಲ್ಲವೇ ಹಲವು ಬಗೆಯ ಅಣುಗಳಿಂದ (ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಸಂಖ್ಯೆಯ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ ಹೊಂದಿರುವ) ಉಂಟಾದ ಬೆರೆತವಸ್ತುಗಳ ಕುರಿತಾಗಿಯೇ ಆಗಲಿ ಜಗತ್ತಿನ ಹಲವೆಡೆ ನಡೆಯುತ್ತಿರುವ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳನ್ನು ಬೆರಗುಗೊಳಿಸುತ್ತಲೇ ಇವೆ. ಕಡುಕಿರಿದಾದ ರಚನೆಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಸಂಶೋಧನೆ ನಡೆಸುವ ಕ್ವಾಂಟಮ್‌ ಫಿಸಿಕ್ಸ್‌ ಇಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಿಗೆ ಹಲವು ಸವಾಲುಗಳನ್ನು ಒಡ್ಡುತ್ತಿದೆ. ಫ್ರಾಮತ್ತು ಸ್ವಿಟ್ಜರ್‌ ಲ್ಯಾಂಡ್‌ ದೇಶಗಳ ಗಡಿಯಲ್ಲಿ, ಸುಮಾರು 570 ಅಡಿ ನೆಲದಾಳದಲ್ಲಿ ಕಟ್ಟಲಾಗಿರುವ ಎಲ್ಲಕ್ಕಿಂತ ದೊಡ್ಡ ಪ್ರಯೋಗಮನೆ ಯಲ್ಲಿ ಕಡುಕಿರಿದಾದ ಕಣಗಳ ಕುರಿತಾಗಿ ವಿಶೇಷ ಸಂಶೋಧನೆಗಳನ್ನು ಕೈಗೊಳ್ಳಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಈ ಪ್ರಯೋಗಮನೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರೋಟಾನ್‌ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯಿಸಿ, ಅವುಗಳ ಗುದ್ದಾಟದಿಂದ ಉಂಟಾಗುವ ಘಟನೆಗಳನ್ನು ಒರೆಗೆಹಚ್ಚಲಾಗುತ್ತದೆ. ಅಣುಗಳು ರಾಶಿ ಹೊಂದಲು ಕಾರಣವೇನು? 

ಕಡುಕಿರಿದಾದ ರಚನೆಗಳ ಮೇಲೆ ಎರಗುವ ಬಲಗಳಾವವು? ಅವು ಹೇಗೆ ಬೇರೊಂದು ಕಣಗಳೊಂದಿಗೆ ಒಡನಾಡುತ್ತವೆ? ಹೀಗೆ ಹಲವು ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರಗಳನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಯತ್ನವನ್ನು ಈ ಪ್ರಯೋಗಮನೆಯಲ್ಲಿ ಮಾಡಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಒಟ್ಟಾರೆಯಾಗಿ ಅಣುಗಳ ತಿಳುವಳಿಕೆ ಇಪ್ಪತ್ತೂಂದನೇ ಶತಮಾನದ ಅರಿವಿನ ಜಗತ್ತಿನಲ್ಲಿ ಹಲವು ಮೈಲಿಗಲ್ಲುಗಳನ್ನು ದಾಟುತ್ತಾ ಮುನ್ನಡೆಯುತ್ತಿದೆ.

(ಕನ್ನಡದಲ್ಲಿ ವಿಜ್ಞಾನ ಬರಹಗಳನ್ನು ಮೂಡಿಸುತ್ತಿರುವ ಅರಿಮೆ ತಂಡದಿಂದ  ತಿಂಗಳಿಗೊಮ್ಮೆ ವಿಜ್ಞಾನ ವಿಷಯವೊಂದರ ಬಗ್ಗೆ ಚರ್ಚೆ ಏರ್ಪಡಿಸಲಾಗುತ್ತಿದೆ. ಜೂನ್‌ ತಿಂಗಳ ಮಾತುಕತೆಯಿಂದ ಮೇಲಿನ ಬರಹವನ್ನು ಆಯ್ದುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ)

– ಪ್ರಶಾಂತ ಸೊರಟೂರ