ಹರಳರಿಮೆಗೆ ನೂರರ ಹಬ್ಬ – ಬಾಗ 3

– ರಗುನಂದನ್.

ವಿಶ್ವ ಒಕ್ಕೂಟವು(United Nations) 2014 ವರುಶವನ್ನು ನಡುನಾಡಿನ ಹರಳರಿಮೆಯ ವರುಶ(International Year of Crystallography) ಎಂದು ಸಾರಿದೆ. ಹಿಂದಿನ ಎರಡು ಬರಹಗಳಲ್ಲಿ(ಬಾಗ-1 ಮತ್ತು ಬಾಗ-2) ತಿಳಿದುಕೊಂಡಂತೆ ಕಡು ಚಿಕ್ಕದಾದ ವಸ್ತುಗಳ ಒಳ ಇಟ್ಟಳವನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯುವುದಕ್ಕೆ ಎಕ್ಸ್-ಕದಿರುಗಳನ್ನು ಬಳಸಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಇದಕ್ಕೆ ಮುಕ್ಯವಾದ ಎರಡು ಅರಿಮೆಯ ಕಟ್ಟಲೆಗಳು ನೆರವೇರಬೇಕಾಗುತ್ತದೆ. ಹಿಂದಿನ ಬರಹದಲ್ಲಿ ನಡುಗೆರೆ ಹೊಂದಿಕೆ ಕುರಿತಾಗಿ ಓದಿದ್ದೆವು. ಈ ಬರಹದಲ್ಲಿ ಅಲೆಬಾಗುವಿಕೆ(Diffraction) ಯಾವ ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಒತ್ತು ಬೀರುತ್ತದೆ ಎಂಬುದನ್ನು ನೋಡೋಣ.

ಅಲೆಬಾಗುವಿಕೆ (Diffraction):
ನ್ಯೂಟನ್ ಕಾಲದಿಂದಲೂ 19ನೇ ಶತಮಾನದ ವರೆಗೆ ಬೆಳಕು ಒಂದು ಬೆರಗಿನ ವಿಶಯವಾಗಿತ್ತು. ಬೆಳಕು ಅಲೆಗಳಿಂದ ಕೂಡಿವೆಯೋ ಇಲ್ಲಾ ಬರಿಯ ತುಣುಕುಗಳಿಂದ ಮಾಡಲ್ಪಟ್ಟಿದೆಯೋ(Wave Particle duality) ಎಂಬುದು ಸಾಕಶ್ಟು ಗಟಾನುಗಟಿ ಅರಿಮೆಗಾರರ ತಲೆ ಕೆಡಿಸಿತ್ತು. ಇದನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿಯಲು ತಾಮಸ್ ಯಂಗ್ ಎಂಬಾತ ಒಂದು ಪ್ರಯೋಗವೊಂದನ್ನು ಮಾಡಿದ. ಇದು ಮುಂದೆ ಯಂಗ್‍ನ ಜೋಡಿ-ಕಿಂಡಿ ಪ್ರಯೋಗ(Young’s Double-Slit Experiment) ಎಂದು ಹೆಸರುವಾಸಿಯಾಗುತ್ತದೆ.

ಈ ಪ್ರಯೋಗದ ಸಲಕರಣೆ ತುಂಬಾ ಸುಳುವಾಗಿದೆ. ಕೆಳಗಿನ ತಿಟ್ಟದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸುವಂತೆ ಒಂದು ತೆರೆಯ ಮೇಲೆ ಎರಡು ಸಣ್ಣ ಸಣ್ಣ ಕಿಂಡಿಗಳನ್ನು ಮಾಡಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಎರಡೂ ಕಿಂಡಿಗಳಿಗೆ ಒಂದೇ ಸೆಲೆಯಿಂದ(source) ಬೆಳಕನ್ನು ಹರಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ತೆರೆಯ ಬಲಗಡೆ ನೋಡಿದರೆ ಎರಡೂ ಕಿಂಡಿಗಳಿಂದ ಅಲೆಗಳು ಹೊರಬರುತ್ತಿರುವುದು ಕಾಣಬಹುದು. ಆ ಅಲೆಗಳು ಕೆಲವೆಡೆ ಕೂಡುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಕೆಲವೆಡೆ ಕಳೆಯುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಕೂಡುವಿಕೆ, ಕಳೆಯುವಿಕೆಯಿಂದ ಬಿಳಿ ಮತ್ತು ಕಪ್ಪು ಪಟ್ಟಿಗಳು ಮೂಡುವುದು ಕಾಣಬಹುದಾಗಿದೆ. ಈ ಅರಕೆಯಿಂದ ಎರಡು ಕುರಿಪುಗಳನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

1. ಬೆಳಕು ಕಿಂಡಿಗಳ ಬದಿಯಲ್ಲಿ ಬಾಗುವ ಮೂಲಕ ಅಲೆಗಳಾಗಿ ಹಾಯ್ದು ಹೋಗಬಹುದು ಎಂದು ತಿಳಿದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.
2. ಈ ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಹಾಯ್ದು ಹೋಗಬೇಕಾದರೆ ಆ ಅಲೆಗಳ ಅಲೆಯಗಲ(wavelength) ಮತ್ತು ಕಿಂಡಿಗಳ ಅಗಲ(slit width) ಆದಶ್ಟೂ ಒಂದೇ ಆಗಿರಬೇಕು ಎಂದು ತಿಳಿಯಬಹುದು. ಆಗ ಅಲೆಗಳು ಕೂಡುವಿಕೆ ಕಳೆಯುವಿಕೆಯಿಂದ ಬಿಳಿ-ಕರಿ ಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು ಮೂಡಿಸಬಲ್ಲದು.

ಅಲೆಬಾಗುವಿಕೆ ಎಂದರೆ ಏನು ಎಂದು ತಿಳಿದುಕೊಂಡೆವು. ಮೇಲೆ ಹೇಳಿದ ತಿಳಿವಳಿಕೆಯ ತಿರುಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಅಣುಗಳು ಮತ್ತು ಎಕ್ಸ್-ಕದಿರುಗಳಿಗೂ ಈ ಅರಿವನ್ನು ಚಾಚಬಹುದು. ಅದು ಹೇಗೆ ಎಂದು ಮುಂದೆ ಅರಿಯೋಣ.

ಯಂಗ್‍ನ ಜೋಡಿ-ಕಿಂಡಿ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಕಿಂಡಿಗಳ ಅಗಲ ಮತ್ತು ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಯಗಲ ಎರಡೂ ಹತ್ತಿರವಾಗಿತ್ತು ಎಂದು ನೋಡಿದೆವು. ಇದು ಒಂದು ಮುಕ್ಯವಾದ ಸಲಕರಣೆ. ಹಿಂದಿನ ಬರಹಗಳಲ್ಲಿ ನಾವು ನೋಡಿದಂತೆ ಎಕ್ಸ್-ಕದಿರುಗಳ ಅಲೆಯಗಲ ಸುಮಾರು ನಾನೋಮೀಟರ್‌ಗಳು. ಹಾಗೆ ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳ ಒಳಗೆ ಹರಡಿಕೊಂಡಿರುವ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನ ಎಡೆ ಕೂಡ ಸರಿಸುಮಾರು ನಾನೋಮೀಟರ್ ಹರವಿನಲ್ಲಿಯೇ ಇರುತ್ತವೆ. ಹೇಗೆ ಬೆಳಕಿನಿಂದ ಎರಡು ಕಿಂಡಿಗಳ ಮೂಲಕ ಹರಿದು ಬಂದ ಅಲೆಗಳು ಕಪ್ಪು-ಬಿಳಿ ಪಟ್ಟಿಗಳನ್ನು ಮೂಡಿಸುತ್ತದೆಯೋ ಹಾಗೆ ಅಣುಗಳ ನಡುವಿನಿಂದ ಬಂದ ಕದಿರುಗಳು ಕೂಡ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಎದುರಿನ ತೆರೆಯ ಮೇಲೆ ವಿನ್ಯಾಸ ಮೂಡಿಸುತ್ತದೆ. ಕೆಳಗಿನ ತಿಟ್ಟ ನೋಡಿ.

ಆ ವಿನ್ಯಾಸಗಳನ್ನು ಅರಿಮೆಯ ಕಟ್ಟಲೆಗಳ ನೆಲೆಗಟ್ಟಿನ ಮೇಲೆ ಬಿಡಿಸುವ ಮೂಲಕ ಅಣುಗಳು ಯಾವ ರೀತಿ ಹೆಣೆದುಕೊಂಡಿವೆ ಎಂಬುದನ್ನು ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಬಹುದು. ಅಣುಗಳು ಕೆಳಗೆ ತೋರಿರುವ ಏಳು ಬಗೆಯಲ್ಲಿ ಇರಬಹುದು.
ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸವೇ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ವಸ್ತುಗಳಿಗೆ ಬೇರೆ ಬೇರೆ ಗುಣಪರಿಚೆಗಳು ಇರುವುದಕ್ಕೆ ಮೂಲ ಕಾರಣ. ಈ ಕಾರಣದಿಂದಲೇ ಕಬ್ಬಿಣ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಚಿನ್ನ ಕೊಂಚ ಮೆತ್ತಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ವ್ಯತ್ಯಾಸದ ಕಾರಣದಿಂದಲೇ ವಜ್ರ ಗಟ್ಟಿಯಾಗಿರುತ್ತದೆ ಆದರೆ ಗ್ರಾಪಯ್ಟ್ ಮೆತ್ತಗೆ ಇರುತ್ತದೆ. ಈ ಎಲ್ಲಾ ವಸ್ತುಗಳ ಒಳ ಇಟ್ಟಳವನ್ನು ಹೀಗೆ ಎಕ್ಸ್-ಕದಿರುಗಳು ಮತ್ತು ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‍ಗಳ ಮೂಲಕ ಬಿಡಿಸಲಾಗಿದೆ. ಇದೇ ಚಳಕಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ಡಿ.ಎನ್.ಎ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಟೀನ್ ಗಳ ಒಳ ಇಟ್ಟಳಗಳನ್ನೂ ಕಂಡುಕೊಳ್ಳಲಾಗಿದೆ. ಡಿ.ಎನ್.ಎ ಯ ಇಟ್ಟಳವನ್ನು ವಾಟ್ಸನ್ ಮತ್ತು ಕ್ರಿಕ್ ಕಂಡುಹಿಡಿದರು ಮತ್ತು ಅದಕ್ಕಾಗಿ ಅವರಿಗೆ ನೊಬೆಲ್ ಮೆಚ್ಚುಗೆ ಕೂಡ ಕೊಡಲಾಗಿತ್ತು. ಹೀಗೆ ಕಳೆದ ನೂರು ವರುಶಗಳಲ್ಲಿ ಹರಳರಿಮೆ ಸಾಕಶ್ಟು ರೋಚಕ ಚಣಗಳನ್ನು ಕಂಡಿವೆ ಮತ್ತು ಅಣುಗಳ ಅರಿಮೆಯನ್ನು ಇನ್ನಶ್ಟು ಚಾಚಿದೆ.

(ಚಿತ್ರ ಸೆಲೆ: polycrystallography.com, ruppweb.com)