16 November Friday

റൈഡ്ബെർഗ് പോളറോൺ; പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥ

സീമ ശ്രീലയംUpdated: Thursday Mar 15, 2018

ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസിനും ന്യൂക്ലിയസിനെ ചുറ്റുന്ന ഇലക്ട്രോണിനും  ഇടയിലുള്ള സ്ഥലത്ത്  എന്താണ്? ഒന്നുമില്ല എന്നാവും ഉത്തരം അല്ലേ? എന്നാൽ ന്യൂക്ലിയസിനും ഇലക്ട്രോണിനും ഇടയ്ക്കുള്ള സ്ഥലത്ത് മറ്റ്‌ ആറ്റങ്ങൾക്ക് ഇടം നൽകാൻ കഴിഞ്ഞാൽ എങ്ങനെയിരിക്കും?  ഈ സമസ്യ പൂരിപ്പിക്കാനുള്ള ശ്രമങ്ങൾ പുതിയൊരു ദ്രവ്യരൂപത്തിന്റെ സൃഷ്ടി യിൽ  ചെന്നെത്തി നിൽക്കുകയാണിപ്പോൾ. അതിന്റെ പേരാണ് റൈഡ്ബെർഗ്പോളറോൺ (Rydberg Polaron).  യുഎസ് ശാസ്ത്രജ്ഞരും  ഓസ്ട്രേലിയൻ ശാസ്ത്രജ്ഞരുമടങ്ങുന്ന ഗവേഷകസംഘമാണ് ഈ വിസ്മയ നേട്ടം കൈവരിച്ചത്. ഹാർവാഡ് സ് മിത് സോണിയൻ  സെന്റർ ഫോർ അസ്ട്രോഫിസിക്സിലെ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ട്ഫോർ തിയററ്റിക്കൽ അറ്റോമിക് മോളിക്കുലാർ ആൻഡ്‌ ഓപ്റ്റിക്കൽ ഫിസിക്സിലെയും  വിയന്ന യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഓഫ്  ടെക്നോളജിയിലെയും ഗവേഷകരാണ് ഇതിന്റെ സൈദ്ധാന്തിക വശങ്ങളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണങ്ങൾ  നടത്തിയത്. വിസ്മയ ദ്രവ്യരൂപത്തിന്റെ സൃഷ്ടി സാധ്യമാക്കിയ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടന്നതാകട്ടെ ഹൂസ്റ്റണിലെ റൈസ്  യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലും. റൈസ്സർവകലാശാലയിലെ ടോം കില്യന്റെ നേതൃത്വത്തിലായിരുന്നു ഗവേഷണം.

ഒരു വലിയ ആറ്റത്തിനുള്ളിൽ ആറ്റങ്ങൾ നിറച്ച്‌ സാധ്യമാക്കിയ ഭീമൻ ആറ്റമാണ് റൈഡ്ബെർഗ്  പോളറോൺ എന്നു പറയാം. ദ്രവ്യത്തിന്റെ അഞ്ചാമത്തെ അവസ്ഥയായ ബോസ് ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റും ഏറെ സവിശേഷതകളുള്ള റൈഡ്ബെർഗ് ആറ്റവുമാണ് ഗവേഷണത്തിന്‌ ഉപയോഗിച്ചത്.  കേവലപൂജ്യത്തിനടുത്തുള്ള അതിശീത താപനിലയിലാണ് ബോസ്  ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് സാധ്യമാവുന്നത്. സാധാരണ ആറ്റങ്ങളുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുമ്പോൾ റൈഡ്ബർഗ് ആറ്റത്തിൽ ഉത്തേജിതാവസ്ഥയിലുള്ള ഒരു ഇലക്ട്രോൺ ന്യൂക്ലിയസിൽനിന്നും ഏറെ അകലെയായാണ് ന്യൂക്ലിയസിനെ ചുറ്റുന്നത്.  ഒരു ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ അറ്റോമിക ആരത്തെക്കാളും 1000 മടങ്ങിലധികം കൂടുതലാണിത്.  

സ്ട്രോർഷ്യം ആറ്റങ്ങളുടെ ബോസ്  ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് അവസ്ഥയാണ് പരീക്ഷണത്തിന്‌  ഉപയോഗിച്ചത് . ഇതിൽ ഒരാറ്റത്തെ റൈഡ്ബർഗ്ആറ്റമാക്കി മാറ്റുക എന്നതായിരുന്നു അടുത്തപടി. ലേസർ ഉപയോഗിച്ച്ഇതിൽ ഒരു സ്ട്രോർഷ്യം ആറ്റത്തിലേക്ക് ഊർജകൈമാറ്റം നടത്തുകയും അതിലെ ഒരു ഇലക്ട്രോണിനെ ഉത്തേജിപ്പിച്ച് വലിയ ഓർബിറ്റിലേക്ക്(ഇലക്ട്രോണിന്റെ സഞ്ചാരപഥം) എത്തിക്കുകയും ചെയ്തു.  അങ്ങനെ താരതമ്യേന വലിയ അറ്റോമിക ആരമുള്ള ഒരു റൈഡ്ബർഗ്ആറ്റത്തെ സൃഷ്ടിച്ചു .ഇതിന്റെ  ന്യൂക്ലിയസിനും ഇലക്ട്രോണിനും ഇടയ്ക്കുള്ള സ്ഥലത്ത് അനേകം സ്ട്രോർ ഷ്യം ആറ്റങ്ങളെ ഉൾക്കൊള്ളിച്ചു! അങ്ങനെ റൈഡ്‌ബർഗ് പോളറോൺ എന്ന സൂപ്പർ ആറ്റത്തിന്റെ സൃഷ്ടി സാധ്യമായി.  അതിശീത താപനിലയിൽ വളരെ ദുർബലമായ ബന്ധനമാണ് ഇതിലെ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ളത്.

റൈഡ്ബർഗ്ആറ്റത്തിന്റെ  ആരവും ബോസ് ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റിന്റെ സാന്ദ്രതയും അനുസരിച്ച്170 ഓളം സ്ട്രോർഷ്യം ആറ്റങ്ങളെ ന്യൂക്ലിയസിനും ഓർബിറ്റിനും ഇടയിൽ  ഉൾക്കൊള്ളിക്കാമെന്ന് ഗവേഷകർ പറയുന്നു. ഒരാറ്റത്തിനുള്ളിൽ അനേകം  ആറ്റങ്ങളെ ഉൾക്കൊള്ളുന്ന ഈ ഭീമൻ ആറ്റത്തിൽ ഇലക്ട്രോൺ അതിന്റെതന്നെ ന്യൂക്ലിയസിനെ ചുറ്റുന്നതോടൊപ്പം മറ്റ് ആറ്റങ്ങളെയും ചുറ്റുന്നു.

എന്നാൽ  ഈ ആറ്റങ്ങൾക്ക് റൈഡ്ബർഗ്‌ ആറ്റത്തിന്റെ സഞ്ചാരപാതയിൽ കാര്യമായ സ്വാധീനമൊന്നുമില്ല. വളരെ ദുർബലമായ ഒരു ബലമേ ഇലക്ട്രിക്ചാർജില്ലാത്ത ഈ ന്യൂട്രൽ ആറ്റങ്ങൾ ഇലക്ട്രോണിൽ ചെലുത്തുന്നുള്ളൂ എന്ന് ഗവേഷണത്തിൽ പങ്കാളിയായ ഷുഹെയ്യോഷിദ പറയുന്നു. കംപ്യൂട്ടർ സിമുലേഷനിലൂടെ തെളിയിക്കപ്പെട്ടതനുസരിച്ച് താരതമ്യേന ദുർബലമായ പരസ്പര പ്രവർത്തനം വ്യൂഹത്തിന്റെ ആകെ ഊർജം കുറയ്ക്കും.  റൈഡ്ബർഗ് ആറ്റവും അതിനുള്ളിലെ മറ്റ് ആറ്റങ്ങളും തമ്മിൽ ദുർബലമായ ഒരു ബന്ധനമുണ്ടാകുകയും ചെയ്യും. ഇത്അസാധാരണ കാര്യമാണെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുന്നു. ഒരു ക്രിസ്റ്റലിലെ ആറ്റങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള ബന്ധനത്തെക്കാൾ ദുർബലമാണ്‌ ഈ  ബന്ധനം. അതിശീത താപനിലയിലുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെയും ദ്രവ്യാവസ്ഥകളുടെയുമൊക്കെ രഹസ്യങ്ങൾ ചുരുൾനിവർത്താനും അവയുടെ പുതിയ സാധ്യതകൾ തിരിച്ചറിയാനും ഈ ഗവേഷണം സഹായിക്കും. പ്രകൃതിയിൽ കാണപ്പെടാത്ത, നാമിനിയും സങ്കല്പിക്കുകപോലും ചെയ്യാത്ത സവിശേഷതകളുള്ള പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥകൾ ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിലും പദാർഥശാസ്ത്രത്തിലുമൊക്കെ എന്തൊക്കെ  വിസ്മയങ്ങൾ വിരിയിക്കുമെന്നറിയാൻ കൺതുറന്നിരിക്കുകയാണ് ശാസ്ത്രലോകം. 

ദ്രവ്യത്തിന്റെ അവസ്ഥകൾ
ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം എന്നീ മൂന്ന് ദ്രവ്യാവസ്ഥകളെക്കുറിച്ച്എല്ലാവർക്കുമറിയാം. ദ്രവ്യത്തിന്റെ നാലാമത്തെ അവസ്ഥയാണ് പ്ലാസ്മ. സൂര്യനടക്കമുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളിൽ ദ്രവ്യം പ്ലാസ്മാവസ്ഥയിലാണ് കാണപ്പെടുന്നത്.  ബോസ് െഎൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് എന്നാണ് അഞ്ചാമത്തെ ദ്രവ്യാവസ്ഥയുടെ പേര്‌. ആൽബർട്ട്ഐൻസ്റ്റൈനും സത്യേന്ദ്രനാഥ ബോസുമാണ് ഇങ്ങനെയൊരു ദ്രവ്യരൂപത്തിന്റെ സാധ്യത പ്രവചിച്ചത്. 1995ൽ എറിക് കോർണർ , കാൾ വെയ്ന്മാർ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ അതിശീത താപനിലയിൽ ഇതിന്റെ സൃഷ്ടി യാഥാർഥ്യമാക്കി. അതിശീത താപനിലയിൽ അതിചാലകതയടക്കം പല സവിശേഷ സ്വഭാവങ്ങളും കാണിക്കുന്ന നിരവധി ദ്രവ്യരൂപങ്ങൾ പരീക്ഷണശാലയിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടുകഴിഞ്ഞു. ഫെർമിയോണിക്കണ്ടൻസേറ്റ്,  ക്വാർക്ക്ഗ്ലുവോൺ പ്ലാസ്മ, റിഡ്ബെർഗ് മാറ്റർ, ജാൻ ടെല്ലർ മെറ്റർ,  ക്വാണ്ടം സ്പിൻ ലിക്വിഡ്, ടൈം ക്രിസ്റ്റൽ എന്നിങ്ങനെ വ്യത്യസ്തമായ ദ്രവ്യാവസ്ഥകൾ പരീക്ഷണശാലകളിൽ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടു കഴിഞ്ഞു.

പ്രധാന വാർത്തകൾ
Top