ಏನು ಈ ಹನಿಗಳ ಲೀಲೆ!
ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಬಹುದಾಗುವುದೆಂದು ಕೆಲವರು ಅಂದುಕೊಳ್ಳುವ ಒಂದು ವಿದ್ಯಮಾನದ ಬಗ್ಗೆ ಬೇಸಿಗೆ ಶಾಲೆಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಿದ ವಿದ್ಯಾರ್ಥಿಯೊಬ್ಬರು ಬರೆಯುತ್ತಿದ್ದಾರೆ.
Vacuum Architect at
Thermofisher Scientific
To read this story in English, go to page 1.
ನಾವೆಲ್ಲಾ ಎಣ್ಣೆ ಹನಿಗಳು ನೀರ ಮೇಲೆ ತೇಲೋದನ್ನ ನೋಡಿದ್ದೀವಿ, ಆದರೆ ಎಣ್ಣೆ ಹನಿಗಳು ಎಣ್ಣೆ ಮೇಲೇ ತೇಲೋದು ಅಂದ್ರೆ? ಬರೀ ತೇಲೋದಲ್ಲ, ಎಣ್ಣೆ ಹನಿಗಳು ಎಣ್ಣೆ ಮೇಲೆ ನಡೆದಾಡೋದು ಅಂದ್ರೆ?
ಮೇ 29 ರಿಂದ ಜೂನ್ 9, 2023 ರವರೆಗೆ ಐಸಿಟಿಎಸ್ ಅಲ್ಲಿ ನಡೆದ ‘ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಮಹಿಳೆಯರ ಬೇಸಿಗೆ ಶಾಲೆ’ (ಸಮರ್ ಸ್ಕೂಲ್ ಫ಼ಾರ್ ವಿಮೆನ್ ಇನ್ ಫ಼ಿಜ಼ಿಕ್ಸ್) ಯಲ್ಲಿ ನಾವು ಇದನ್ನೇ ತೋರಿಸೋ ಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡಿದ್ವಿ — ಅಂದ್ರೆ ಎಣ್ಣೆ ಹನಿಗಳನ್ನ ಎಣ್ಣೆ ಮೇಲೆ ತೇಲಿಸೋದು. ಅಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲ, ಆ ಹನಿಗಳನ್ನ ಒಂದು ಕಂಪಕದ (ಆಸಿಲೇಟರ್ನ) ಮೂಲಕ ಎಣ್ಣೆಯ ಮೇಲ್ಪದರದ ಮೇಲೆ ನಡೆದಾಡಿಸಿದ್ವಿ ಕೂಡ.
ಈ ಕಂಪಕ (ಆಸಿಲೇಟರ್) ಅನ್ನೋ ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿ ಬಳಸೋ ಯಂತ್ರ, ಅದರ ಮೇಲಿಟ್ಟ ವಸ್ತುವಿನ ಮೇಲ್ಪದರವನ್ನ ಬಳಸುಗರ ಆಯ್ಕೆಯ ಬಾರಿಯೆಣಿಕೆಗೆ (ಫ಼್ರೀಕ್ವೆನ್ಸಿಗೆ) ಕಂಪಿಸುತ್ತೆ. ಸಾಧಾರಣವಾಗಿ ಸಾಕಷ್ಟು (ಕ್ಷಣಕ್ಕೆ ಸುಮಾರು ಹತ್ತರಿಂದ ನೂರು ಬಾರಿಯಷ್ಟು) ಭರವಾಗಿ ಕಂಪಿಸುತ್ತೆ.
ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ನಾವು ಕಂಪಕದ ಮೇಲೆ ಒಂದು ಕಪ್ಪು ಪಾತ್ರೆಯಲ್ಲಿ ಪಾರದರ್ಶಕ ದ್ರವವಾದ ಸಿಲಿಕೋನ್ ಎಣ್ಣೆಯನ್ನ ತುಂಬಿಸಿದ್ವಿ. ಕಂಪಕ ಹಚ್ಚಿದ ಕೂಡಲೆ ಪಾತ್ರೆ ಒಳಗಿನ ಎಣ್ಣೆ ಕಂಪಿಸೋಕ್ಕೆ ತೊಡಗಿತು. ನಿಧಾನವಾಗಿ ಬಾರಿಯೆಣಿಕೆಯನ್ನ ಸುಮಾರು 37 ಹರ್ಟ್ಜ್ (ಅಂದ್ರೆ ಕ್ಷಣಕ್ಕೆ 37 ಕಂಪನಗಳು) ಏರಿಸ್ದಾಗ ಆ ಎಣ್ಣೆಯ ಮೇಲೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಒಂದು ಚದುರಂಗದ ಚೌಕಗಳಂತಹ ವಿನ್ಯಾಸ ಮೂಡಿ ಬಂತು.
ಒಂದು ದ್ರವವನ್ನ ಈ ರೀತಿ ವಿನ್ಯಾಸಗಳು ಮೂಡುವ ಮಟ್ಟಿಗೆ ಕಂಪಿಸಿದಾಗ ಅದರಲ್ಲಿ ಉಂಟಾಗುವ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಫ಼ಾರಡೆ ಅಸ್ಥಿರತೆ (ಇನ್ಸ್ಟಬಿಲಿಟಿ) ಅಂತಾರೆ. ಆ ಅಲೆ ವಿನ್ಯಾಸಗಳಿಗೆ ಫ಼ಾರಡೆ ಅಲೆಗಳು ಅಂತಾರೆ.
ಫ಼ಾರಡೆ ಅಲೆಗಳನ್ನ ನೋಡಿದಮೇಲೆ, ಒಂದು ಕಡ್ಡಿಯಿಂದ ಎಣ್ಣೆಯ ಮೇಲೆ ಹಗೂರವಾಗಿ ಕೊಡವಿ ಹನಿಗಳನ್ನ ಉಂಟುಮಾಡಿದ್ವಿ. ಹನಿಗಳಲ್ಲಿರೋ ಎಣ್ಣೆ ಕಣಗಳ ನಡುವೆ ಮೂಡೋ ಬಂಧಗಳ (ಬಾಂಡ್ಗಳ) ಕಾರಣ ಹನಿಗಳು ಪಾತ್ರೆಯ ಎಣ್ಣೆಯ ಜೊತೆ ವಿಲೀನವಾಗದೆ ಉಳಿದಿರುತ್ವೆ.
ಈ ಹನಿಗಳು ಎಣ್ಣೆಯ ಮೇಲ್ಪದರದಲ್ಲಿ ತೇಲ್ತಿರೋ ಚಿಕ್ಕಚಿಕ್ಕ ವಜ್ರಗಳ ತರಹ ಕಾಣಿಸ್ತಿದ್ವು. ಇವಾಗ ಕಂಪಕವನ್ನ ಹೆಚ್ಚಿದ್ರೆ?
ಈ ಸಲ ನೇರವಾಗಿ ಗಮನಿಸೋದಲ್ಲದೆ ನಿಧಾನಗತಿಯ ವೀಡಿಯೋಗಳನ್ನ ಕೂಡ ಸೆರೆ ಹಿಡಿದ್ವಿ. ಕಂಪಕವನ್ನ ಹೆಚ್ಚಿದ ಕೂಡಲೆ ಹನಿಗಳು ಎಣ್ಣೆ ಜೊತೆ ಅಲುಗಾಡಕ್ಕೆ ತೊಡಗಿದ್ವು.
ಈ ನಿಧಾನಗತಿ ವೀಡಿಯೋಗಳಲ್ಲಿ ನಮಗೊಂದು ಆಶ್ಚರ್ಯ ಕಾದಿತ್ತು.
ಜ಼ೂಮ್ ಮಾಡಿ ನೋಡಿದಾಗ, ಆ ಹನಿಗಳು ಮೇಲ್ಪದರಕ್ಕೆ ಹೊಡೆದಾಗ ಸಣ್ಣ ಅಲೆಗಳನ್ನ ಹುಟ್ಟಿಸ್ತಿದ್ವು. ಕಂಪನದ ಬಾರಿಯೆಣಿಕೆಯನ್ನ 37 ಹರ್ಟ್ಜ಼್ ಗೆ ಏರಿಸ್ದಾಗ, ಹನಿಗಳು ಎಣ್ಣೆಯ ಮೇಲೆ ನಡೆದಾಡೋಕ್ಕೆ ತೊಡಗಿದ್ವು! ಕೆಲವು ನಿಧಾನಕ್ಕೆ ಓಡಾಡಿದ್ರೆ, ಇನ್ನು ಕೆಲವು ಜೊತೆಗೆ ಸೇರತೊಡಗಿದ್ವು.
ಈ ‘ಓಡಾಡೊ ಹನಿ’ ನಡುವಳಿಕೆ ಕಾಣಿಸಿದ್ದು ಸಾಕಷ್ಟು ದೊಡ್ಡ ಬಾರಿಯೆಣಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಮಾತ್ರ.
ಪ್ರತಿ ಹನಿ ಎಣ್ಣೆಗೆ ತಾಕಿ ಹುಟ್ಟಿಸೋ ಅಲೆ ಆ ಹನಿಯ ಮೇಲೆ-ಕೆಳಗಿನ ಓಡಾಟದ ಜೊತೆ ಮೇಳೈಸದೆ ಸಂಚರಿಸುತ್ತೆ. ಓಡಾಡುತ್ತಾ ಆ ಹನಿ ಪಾತ್ರೆಯ ಎಣ್ಣೆಗೆ ತಾಕಿದಾಗ ಅದರದೇ ಅಲೆ ಆ ಹನಿಗೆ ಕೋಚವಾಗಿ ಅಪ್ಪಳಿಸಿ ಮುಂದಕ್ಕೆ ತಳ್ಳುತ್ತೆ.
ನಮಗಂತೂ ಈ ಪ್ರಯೋಗ ಮಜವಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ ಇದನ್ನ ಸ್ಥೂಲ ಜಗತ್ತಿನ ದ್ರವಚಲನಾ ಶಾಸ್ತ್ರ (ಫ಼್ಲೂಯಿಡ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್) ಮತ್ತು ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಜಗತ್ತಿನ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ನಡುವಿನ ಸೇತುವೆಯಂತೆ ಅರ್ಥೈಸಬಹುದು ಅಂತ ಕಲಿತ್ವಿ.
ಇಪ್ಪತ್ತನೇ ಶತಮಾನದಲ್ಲಿ ಸೃಷ್ಟಿಯಾದ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್, ಆ ಹೊತ್ತಿಗೆ ತಿಳಿಯದ ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಪರಿಹಾರ ಕೊಡಲು ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತಿತ್ತು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಅಣುಗಳ ಸ್ಥಿರತೆಯ ಪ್ರಶ್ನೆ. ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಅಂತಹ ಮೂಲಭೂತ ಕಣಗಳ ನಡುವಳಿಕೆ ಸಾಧಾರಣ ಜಗತ್ತಿನ ವಸ್ತುಗಳಂತೆ ಅಲ್ಲಎಂಬುದು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರ ಅರಿವಿಗೆ ಆಗಲೆ ಬಂದಿತ್ತು. ಯಂಗ್ ನ ಡಬಲ್-ಸ್ಲಿಟ್ ಪ್ರಯೋಗ ಬೆಳಕನ್ನು ಅಲೆಯಂದು ತೋರಿಸಿದ್ದರೆ, ಫೋಟೋಎಲೆಕ್ಟ್ರಿಕ್ ಪರಿಣಾಮ ಬೆಳಕು (ನಾವಿವಾಗ ಫ಼ೋಟಾನ್ಸ್ ಎಂದು ಕರಿಯೋ) ಕಣಗಳ ಹರಿವೆಂದು ನಿರೂಪಿಸಿತ್ತು.
ಈ ದ್ವಿಮುಖ ವರ್ತನೆಯ ಒಗಟನ್ನ ಆಧುನಿಕ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಪರಿಹರಿಸಿದ್ದು ಗಮನಿಸುವಿಕೆಯ ಕಾರ್ಯಕ್ಕೆ ಮಹತ್ವವನ್ನು ಕೊಟ್ಟು. ಅದರ ಪ್ರಕಾರ ಒಂದು ಕಣವನ್ನ ಗಮನಿಸಲು ಮಾಡುವ ಅಳತೆ ಆ ಕಣದ ನಡುವಳಿಕೆಯನ್ನೇ ಬದಲಿಸುತ್ತದೆ. ಆದರೆ ಅಳತೆ ಮಾಡದ ಹೊರತು ಆ ಕಣ ಇರುವ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ಅದರ ವೇಗ (ಇನ್ನೂ ನಿಖರವಾಗಿ ‘ಆವೇಗ’ ಅಥವ ಮೊಮೆನ್ಟಂ) ತಿಳಿಯುವುದು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ.
ಈ ವಿವರಣೆ ಪ್ರಯೋಗಗಳಿಂದ ಸಿಗುವ ಮಾಹಿತಿಗೆ ಹೊಂದಿದರೂ ಕೆಲವು ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಿಗೆ ಈ ವ್ಯಾಖ್ಯಾನ ಅಸಂಪೂರ್ಣ ಎಂಬ ಭಾವನೆ ಇದೆ. ಅಂತಹವರು ಸೂಕ್ಷ್ಮಕಣಗಳ ಮೇಲಿನ ಪ್ರಯೋಗಗಳನ್ನ ಅರ್ಥ ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳೋಕ್ಕೆ ಪರ್ಯಾಯ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳನ್ನ ಪ್ರಸ್ತಾಪಿಸಿದ್ದಾರೆ.
ಇಂತಹ ಒಂದು ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ, ಕಣದ ಮಾರ್ಗವನ್ನ ಅದರ ವೇವ್ ಫ಼ಂಕ್ಶನ್ (ಅಲೆಯ ವರ್ಣನೆ ಗಣಿತದ ಭಾಷೆಯಲ್ಲಿ) ನಿರ್ಧರಿಸುತ್ತೆ. ಈ, ಪೈಲಟ್-ವೇವ್, ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಪ್ರಕಾರ ಕಣದ ಸ್ಥಾನ ಮತ್ತು ವೇಗ ಯಾರು ಅಳತೆ ಮಾಡದಿದ್ದರೂ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿರುತ್ತದೆ.
ನೋಡೋದಕ್ಕೆ ನಮ್ಮ ಸಿಲಿಕೋನ್ ಎಣ್ಣೆ ಹನಿಗಳು ಮತ್ತು ಅವುಗಳ ಅಲೆಗಳು ಈ ಪೈಲಟ್-ವೇವ್ ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಉದಾಹರಣೆಯಂತೆ ಇದೆ. ಹನಿಗಳಿಂದ ಅಲೆಗಳ ಸೃಷ್ಟಿ, ಮತ್ತು ಅಲೆಗಳನ್ನ ಅನುಸರಿಸೋ ಹನಿಗಳು.
ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರು ಈ ಹೋಲಿಕೆಯನ್ನ ತೀಕ್ಷ್ಣ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಮೂಲಕ ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದ್ದಾರೆಯಾದ್ರು ಅವರ ಪೈಕಿ ಇದು ಸಾಕಷ್ಟು ವಾದಕ್ಕೀಡಾಗಿದೆ. ಕೆಲವರು ಈ ಹೊರಗಣ ಹೋಲಿಕೆಯ ಅಧ್ಯಯನದ ಮೂಲಕ ನಮ್ಮ ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಬಗೆಗಿನ ತಿಳುವಳಿಕೆ ಇನ್ನೂ ಆಳವಾಗುತ್ತೆ ಎಂದರೆ ಇನ್ನು ಕೆಲವರು ಈ ಹೋಲಿಕೆ ಬರೀ ಕಾಕತಾಳೀಯ ಎನ್ನೋದೂ ಹೌದು. ಇದಲ್ಲದೆ ಪೈಲಟ್-ವೇವ್ ಸಿದ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ಇನ್ನೂ ಅದು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಪರ್ಯಾಯ ಸಿದ್ಧಾಂತವೆಂದು ವ್ಯಾಪಕವಾದ ಮನ್ನಣೆ ಸಿಕ್ಕಿಲ್ಲ.
ಏನೇ ಇರ್ಲಿ, ಈ ಪ್ರಯೋಗ ನಮ್ಮ ಮನಗಳನ್ನ ಸೆಳೆಯೋದಷ್ಟೇ ಅಲ್ಲದೆ ನಮ್ಮ ಫ಼್ಲೂಯಿಡ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ತಿಳುವಳಿಕೆಯನ್ನ ಹೆಚ್ಚಿಸಿತು ಹಾಗು ಸ್ವಾರಸ್ಯಕರವಾದ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ವಾದಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಅರಿವು ತಂದಿತು. ಯಾರಿಗೆ ತಿಳಿದಿತ್ತು ಎಣ್ಣೆಯ ಹನಿಗಳಿಗೆ ಈ ರೀತಿ ಮಹಿಮೆ ಇರತ್ತೆ ಅಂತ?
ಅನುವಾದ: ನರೇನ್ ಹೂವಿನಕಟ್ಟೆ, ವ್ಯಾಕ್ಯೂಮ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಟ್, ಥರ್ಮೋಫ಼ಿಷರ್ ಸೈಂಟಿಫಿಕ್, ನೆದರಲ್ಯಾಂಡ್ಸ್.
ಕರಡು ಪರಿಶೀಲನೆ: ಗಾಡ್ವಿನ್ ಮಾರ್ಟಿನ್, ಐ ಸಿ ಟಿ ಎಸ್-ಟಿ ಐ ಎಫ್ ಆರ್.