ആർതർ കോംപ്റ്റൺ – ശാസ്ത്രവും ജീവിതവും

ഓണമൊക്കെ കൂടി ആഘോഷങ്ങൾ കഴിഞ്ഞ് പതുക്കെ ആളുകൾ കൂട്ടം പിരിയുന്ന ദിവസങ്ങളായി. സ്കാറ്ററിങ് വീക്കെൻഡ് ! അപ്പോൾ നോബൽ സമ്മാന ജേതാവായ ആർതർ ഹോളി കോംപ്റ്റണിനെ (Arthur Compton) ഓർക്കാൻ പറ്റിയ സമയം. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ജന്മദിനമാണ്, സെപ്റ്റംബർ 10. കോംപ്റ്റൺ വിസരണവും (Compton Scattering) പ്രകാശത്തിന്റെ സ്വഭാവഗുണങ്ങളും ഒന്നും കേൾക്കാതെ അറിയാതെ നമുക്ക് ഹൈസ്‌കൂൾ ഫിസിക്സ് കടന്നു പോകാനും കഴിയില്ലല്ലോ… അത്ര പ്രാധാന്യമുള്ള, വിപ്ലവകരമായ കണ്ടെത്തലുകളും സംഭാവനകളുമായിരുന്നു കോംപ്റ്റൺ ആധുനിക ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിനു നൽകിയത്.

വിദ്യാഭ്യാസകാലം

ഇന്നേക്കു നൂറ്റി മുപ്പതു കൊല്ലം മുൻപ് അമേരിക്കയിൽ ഒഹായോയിലെ വൂസ്റ്ററിൽ ആണ് ആർതർ ഹോളി കോംപ്റ്റന്റെ ജനനം. അക്കാദമിക വിദഗ്ദ്ധന്മാരുടെ കുടുംബം. അച്ഛനും അമ്മയും സഹോദരങ്ങളും എല്ലാം അമേരിക്കയിലെ ഐവി ലീഗ് സർവകലാശാലകളിലെ പ്രധാന പദവികളിലും മറ്റും ഉള്ളവർ. മിടുക്കർ. അവരെ പിൻപറ്റി 1913-ൽ സയൻസിൽ ബിരുദവും 1914-ൽ പ്രിൻസ്റ്റൺ സർവകലാശാലയിൽ നിന്ന് ബിരുദാനന്തര ബിരുദവും കരസ്ഥമാക്കുകയും ചെയ്തു. 1916-ൽ ഡോക്ടറേറ്റ്. ആർതർ കോംപ്റ്റൺ പിഎച്ച്‌ഡി നേടിയപ്പോൾ, പ്രിൻസ്റ്റണിൽ നിന്ന് പിഎച്ച്‌ഡി നേടിയ ആദ്യ സഹോദരത്രയമായി അദ്ദേഹവും സഹോദരങ്ങളായ കാളും വിൽസണും മാറി. പിന്നീട്, ഒരേസമയം അമേരിക്കൻ കോളേജുകളുടെ തലപ്പത്തെത്തുന്ന അത്തരത്തിലുള്ള ആദ്യത്തെ മൂവരായും അവർ റെക്കോഡിട്ടു !

ശാസ്ത്രകുതുകിയായ ആർതർ

തന്റെ ചെറുപ്പകാലത്ത് അന്നത്തെ കാലഘട്ടത്തിൽ വൈറൽ സംഭവമായി മാറിയ റൈറ്റ് ബ്രദേഴ്‌സിന്റെ വിമാനം പറപ്പിക്കലിൽ ആർതർ വലിയ താൽപ്പര്യം പ്രകടിപ്പിച്ചു. റൈറ്റ് ബ്രദേഴ്‌സ് ഫാൻ ആയി മാറിയ ആ ബാലൻ, കടലാസ് കൊണ്ട് പൊതിഞ്ഞ,  തടി ഫ്രെയിമുകൾ കൊണ്ട് വലിപ്പമുള്ള വിമാന മോഡലുകൾ രൂപകൽപ്പന ചെയ്യുകയും നിർമ്മിക്കുകയും ചെയ്തു.

16 വയസ്സുള്ളപ്പോൾ, ഒരു കളപ്പുരയിൽ ജോലി ചെയ്തു കൊണ്ട്, അതിൽ നിന്നും സമ്പാദിച്ച തുകയുമായി സാധനങ്ങൾ സംഘടിപ്പിച്ച് ആർതർ 27 അടി വീതിയും 12 അടി നീളവുമുള്ള പൂർണ്ണ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഒരു ഗ്ലൈഡർ നിർമ്മിച്ചു. പൈൻവുഡ്, തുണി, പിയാനോ വയർ എന്നിവയായിരുന്നു നിർമ്മാണ സാമഗ്രികൾ. 1909-ലെ വസന്തകാലത്ത് അദ്ദേഹം തന്റെ ഗ്ലൈഡർ വിജയകരമായി പറത്തി !

വ്യോമയാനത്തെക്കുറിച്ച് ധാരാളം കാര്യങ്ങൾ പഠിക്കുകയും മനസിലാക്കുകയും ഒക്കെ ചെയ്‌തെങ്കിലും പക്ഷേ അത് പറക്കുമ്പോൾ അപകടം പറ്റുമെന്നും കൊല്ലപ്പെടുമെന്നുമൊക്കെ  മാതാപിതാക്കൾ നിരന്തരം ആശങ്കപ്പെട്ടതോടെ ആ വഴിക്കുള്ള കാര്യങ്ങളൊക്കെ കോംപ്റ്റൺ അവസാനിപ്പിച്ചു.

ചെറുപ്പകാലങ്ങളിൽ, ജ്യോതിശ്ശാസ്ത്രത്തിൽ താല്പര്യം കാണിച്ചിരുന്ന കോംപ്റ്റൺ, തന്റെ ആകാശനിരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഭാഗമായി അന്ന് കാണാനായ 1910-ൽ ഹാലിയുടെ ധൂമകേതുവിന്റെ ചിത്രവും പകർത്തുകയുണ്ടായി.

1913-ൽ, ഡിഗ്രിക്ക് പഠിക്കുന്ന കാലത്ത് ഒരു വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ട്യൂബിലെ ജലത്തിന്റെ ചലനം പരിശോധിച്ച് ഭൂമിയുടെ ഭ്രമണം തെളിയിക്കുന്ന ഒരു പരീക്ഷണോപകരണം അദ്ദേഹം ഉണ്ടാക്കിയെടുത്തു. ഈ ഉപകരണം കോംപ്റ്റൺ ജനറേറ്റർ എന്നറിയപ്പെടുന്നു. നല്ല കൃത്യതയോടെ പരീക്ഷണശാലയിൽ ഇരുന്നു കൊണ്ട് തന്നെ ഭൗമചലനങ്ങൾ നിർണയിക്കാൻ കഴിയുന്ന സംവിധാനം! പിഎച്ച്‌ഡിക്ക് എത്തുമ്പോഴേക്കും കോംപ്റ്റന്റെ മേഖലകൾ സൂക്ഷ്മലോകത്തേക്കായി. എക്സ്-റേ പ്രതിഫലനത്തിന്റെ തീവ്രത ആറ്റങ്ങളിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ വിതരണം തുടങ്ങിയവ ആയിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഗവേഷണവിഷയങ്ങൾ. ഇലക്ട്രോണുകളുടെയും ആറ്റങ്ങളുടെയും ക്രമീകരണം പഠിക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു ഉപകരണമായി പരലുകളിൽ നിന്നുള്ള എക്സ്-റേ പ്രതിഫലന തീവ്രതയെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരു സിദ്ധാന്തം അദ്ദേഹം വികസിപ്പിച്ചെടുത്തു.

സർവകലാശാല വിദ്യാഭ്യാസമൊക്കെ പൂർത്തിയാക്കി 1916-17-ൽ മിനസോട്ട സർവകലാശാലയിൽ ഫിസിക്‌സ് ഇൻസ്ട്രക്ടറായി കോംപ്റ്റൺ ഒരു വർഷം ചെലവഴിച്ചു. പിന്നീട് പിറ്റ്‌സ്‌ബർഗിലെ വെസ്റ്റിംഗ്‌ഹൗസ് ലാമ്പ് കമ്പനിയിൽ റിസർച്ച് എഞ്ചിനീയറായി രണ്ട് വർഷവും. അവിടെ വച്ച് മികവാർന്ന സോഡിയം-വേപ്പർ ലാമ്പുകൾ വികസിപ്പിക്കുകയും ഒന്നാം ലോകമഹായുദ്ധസമയത്ത് സിഗ്നൽ കോർപ്സിന് വേണ്ടി എയർക്രാഫ്റ്റ് ഇൻസ്ട്രുമെന്റേഷൻ വികസിപ്പിച്ചെടുക്കുകയും ചെയ്തു. യുദ്ധമൊക്കെ കഴിഞ്ഞു 1919 ൽ അമേരിക്കൻ വിദ്യാർത്ഥികൾക്ക് വിദേശത്ത് പഠിക്കാൻ അനുവദിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ രണ്ട് നാഷണൽ റിസർച്ച് കൗൺസിൽ ഫെലോഷിപ്പുകളിൽ ഒന്ന് കോംപ്റ്റണിന് ലഭിച്ചു. ഇംഗ്ലണ്ടിലെ കേംബ്രിഡ്ജ് സർവകലാശാലയുടെ കാവൻഡിഷ് ലബോറട്ടറിയിലേക്ക് പോകാൻ അദ്ദേഹം തീരുമാനിച്ചു. അവിടെ സാക്ഷാൽ ജെ.ജെ. തോംസണിന്റെ മകൻ ജോർജ്ജ് പേജറ്റ് തോംസണുമായി ചേർന്ന് പ്രവർത്തിച്ച കോംപ്റ്റൺ ഗാമാ കിരണങ്ങളുടെ ചിതറലും ആഗിരണവും ഒക്കെ ആഴത്തിൽ പഠിക്കുവാൻ തുടങ്ങി. കാവൻഡിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞരിൽ, പ്രത്യേകിച്ച് ഏണസ്റ്റ് റൂഥർഫോർഡ്, ചാൾസ് ഗാൽട്ടൺ ഡാർവിൻ, ആർതർ എഡിംഗ്ടൺ എന്നിവരിൽ കോംപ്റ്റൺ വളരെയധികം മതിപ്പുളവാക്കി. (ഈ ബന്ധം വച്ചുകൊണ്ടു തന്നെ അദ്ദേഹം തന്റെ രണ്ടാമത്തെ മകന് ജെ.ജെ. തോംസന്റെ പേര് നൽകുകയും ചെയ്തത് ചരിത്രം) 

തന്റെ പഠനങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട് കാവൻഡിഷ് ലാബിൽ അന്ന് ലഭ്യമായിരുന്ന എക്സ്-റേ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് അല്പസ്വല്പം അപര്യാപ്തതകൾ ഒക്കെ കോംപ്റ്റണ് നേരിടേണ്ടി വന്നിരുന്നു.  അതിനാൽ തന്നെ ഗാമാ കിരണങ്ങളുമായി ബന്ധപ്പെട്ട പ്രശ്നങ്ങളിൽ അദ്ദേഹം കൂടുതൽ ഊന്നി. കിരണങ്ങളുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ അളവുകളിൽ അതിന്റെ വിസരണകോണുകൾക്കനുസരിച്ച് (Scattering angles) അമ്പരപ്പിക്കുന്ന വ്യതിയാനങ്ങൾ കാണിക്കുന്ന നിരവധി മുൻകാല ഗവേഷണ ഫലങ്ങളും പഠനങ്ങളും ഒക്കെ  അദ്ദേഹം ഇഴകീറി പരിശോധിച്ചു. ഉൾക്കൊണ്ടു.

അക്ഷീണം, ശാസ്ത്രഗവേഷണം

1920-ൽ അമേരിക്കയിൽ തിരിച്ചെത്തിയ അദ്ദേഹം സെന്റ് ലൂയിസിലെ വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാലയിലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര വിഭാഗത്തിന്റെ തലവനായി. അവിടെ എക്സ്-റേ ഉപയോഗിച്ച് വീണ്ടും കോംപ്റ്റൺ ഇതേ പ്രശ്നങ്ങളെ പഠിച്ചു. കുട്ടിക്കാലം മുതൽ അദ്ദേഹത്തിന് കൂടെയുണ്ടായിരുന്ന മികച്ച ആത്മവിശ്വാസം, പരീക്ഷണചാതുര്യം, ക്ഷമ എന്നിവയുടെയെല്ലാം പിന്തുണയോടെ അവിടുത്തെ പഠനോപകരണളേയും ഗവേഷണത്തേയും എല്ലാം കോംപ്റ്റൺ മെച്ചപ്പെടുത്തി. വിവിധ വിസരണകോണുകൾ  ഉപയോഗിച്ച് തരംഗദൈർഘ്യത്തിന്റെ മാറ്റം വിവിധ വഴിക്ക് കോംപ്റ്റൺ പഠനവിധേയമാക്കി. അങ്ങനെ സൂക്ഷ്മഭൗതികത്തിലെ നിർണായകമായ ഒരു കണ്ടെത്തലിൽ അദ്ദേഹം എത്തി. കോംപ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം എന്നതിന് പേർ.

കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം

നമ്മുടെ എക്സ് റേ, ഗാമാ കിരണം തുടങ്ങിയവ വൈദ്യുത കാന്തിക തരംഗങ്ങൾ വസ്തുക്കളിൽ പതിക്കുമ്പോൾ അവയുടെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിലുണ്ടാകുന്ന വർദ്ധനവും (അഥവാ ആവൃത്തിയിലുണ്ടാകുന്ന കുറവ്) ഊർജ്ജവ്യതിയാനവുമാണ്‌ കോം‌പ്റ്റൺ പ്രതിഭാസം (Compton effect) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ഇത് വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗങ്ങളുടെ വിസരണവുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നതിനാൽ കോം‌പ്റ്റൺ വിസരണം (Compton scattering) എന്നും അറിയപ്പെടുന്നു.

എക്സ്-റേകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം വർധിക്കുന്നത് വ്യതിരിക്തമായ പൾസുകളോ അല്ലെങ്കിൽ വൈദ്യുതകാന്തിക ഊർജ്ജത്തിന്റെ ക്വാണ്ടം പാക്കറ്റുകളോ കാരണമാണെന്ന ആശയം അദ്ദേഹം മുന്നോട്ടു വച്ചു. ഇത് വൈദ്യുതകാന്തിക വികിരണത്തിന്റെ കണികാ ആശയം വ്യക്തമായി വിശദീകരിക്കുന്നു. ക്ലാസിക്കൽ ഫിസിക്സ് ഉപയോഗിച്ച് ഇത് വിശദീകരിക്കാനുള്ള വിവിധ ശ്രമങ്ങൾ അദ്ദേഹം ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം പരിഗണിക്കുകയും ഒട്ടനവധി വിശകലനങ്ങൾക്ക് ശേഷം അവ തള്ളുകയും ചെയ്തു. ചാർജ്ജ് ചെയ്ത കണങ്ങളിൽ തട്ടി ചിതറുന്ന ഒരു വൈദ്യുതകാന്തിക തരംഗത്തിന്റെ തരംഗദൈർഘ്യത്തിൽ ഉണ്ടാകുന്ന ചെറിയ വ്യതിയാനങ്ങൾ ക്‌ളാസിക്കൽ ഭൗതികത്തിനാൽ വിശദീകരിക്കാനാവില്ല.

1922 അവസാനത്തോടെ, പ്രത്യേക ആപേക്ഷികതയും ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സും –  ഇവ രണ്ടും അക്കാലത്ത് മനുഷ്യർക്ക് മര്യാദയ്ക്ക് മനസിലായി വരുന്നതേയുണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ – ഉപയോഗിച്ച് അതിശയകരമാം വിധം  ലളിതമായ വിശദീകരണം തന്റെ നിരീക്ഷണങ്ങൾക്ക് മേൽ രൂപീകരിക്കാൻ കോംപ്റ്റണ് കഴിഞ്ഞു. അമേരിക്കൻ ഫിസിക്കൽ സൊസൈറ്റിയുടെ മീറ്റിംഗുകളിൽ തന്റെ പരീക്ഷണാത്മകവും സൈദ്ധാന്തികവുമായ ഫലങ്ങൾ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്തപ്പോൾ, കോംപ്റ്റണ്  ശക്തമായ എതിർപ്പുകൾ നേരിടേണ്ടി വന്നു.

ഹാർവാർഡിൽ നിന്നുള്ള വില്യം ഡ്വേൻ (William Duane 1872-1935) കോംപ്റ്റൺ ഇഫക്റ്റിനെക്കുറിച്ചുള്ള കോംപ്റ്റന്റെ വ്യാഖ്യാനം തെറ്റാണെന്ന് തെളിയിക്കാനുള്ള ശ്രമത്തിന് നേതൃത്വം നൽകി. കോംപ്ടണിനെ നിരാകരിക്കാൻ ഡ്വേൻ നിരവധി പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി. എന്നാൽ അവസാനവിജയം അദ്ദേഹത്തിന്റേതായിരുന്നു. കോംപ്റ്റൺ ശരിയാണെന്നതിനുള്ള  തെളിവുകളാണ്  ഡ്വേന് കണ്ടെത്താനായത്.

ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രലോകത്ത് ശക്തിപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരുന്ന ക്വാണ്ടം സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വികാസത്തിൽ ശക്തമായ സ്വാധീനം ചെലുത്തുവാൻ കോംപ്റ്റന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾക്കായി. ഐൻസ്റ്റൈൻ മുന്നോട്ടു വച്ച ഫോട്ടോ ഇലക്ട്രിക് പ്രഭാവം, തരംഗ-കണിക ദ്വിത്വം ഇവയ്‌ക്കെല്ലാം തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണങ്ങളും പിന്തുണയുമായി. പ്രകാശത്തിന് ഒരു കണികയായും തരംഗമായും പ്രവർത്തിക്കാൻ കഴിയുമെന്ന ഐൻസ്റ്റീന്റെ വാദത്തിന്റെ ആദ്യ തെളിവ് കോംപ്റ്റൺ ഇഫക്റ്റ് നൽകി.

1927 ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നോബൽ

കോംപ്റ്റണിന്റെ പഠനഫലങ്ങൾ, അദ്ദേഹത്തിന്റെ തലമുറയിലെ മറ്റുള്ളവരുടെ സംഭാവനകൾക്കൊപ്പം, അമേരിക്കൻ സൈദ്ധാന്തിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന്റെ നെടുംതൂണുകളായി മാറി. 1927-ലെ ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേൽ സമ്മാനവും കോംപ്റ്റണ് ലഭിച്ചു.

Dr Arthur Compton Receive Scroll Press 1944

1923ൽ അതികായനായിരുന്ന റോബർട്ട് മില്ലികൻ (Robert Andrews Millikan 1868 – 1953) ചിക്കാഗോ സർവകലാശാലയിൽ നിന്നും ഒഴിഞ്ഞപ്പോൾ ആർതർ കോംപ്റ്റൺ ആ പ്രൊഫസർ സ്ഥാനം ഏറ്റെടുത്തു. നീണ്ട രണ്ടു പതിറ്റാണ്ടുകൾ അദ്ദേഹം ആ സ്ഥാനത്തു തുടരുകയും ചെയ്തു. തന്റെ മുൻഗാമിയുടെ ലെഗസിയോടു പരിപൂർണമായും നീതിപുലർത്തിയ കോംപ്റ്റൺ ഒരു മികച്ച  അധ്യാപകനാണെന്ന് തെളിയിച്ചു. നിരവധി വിദ്യാർത്ഥികളെ ആകർഷിക്കുകയും പ്രചോദിപ്പിക്കുകയും ചെയ്തു. അവരുടെ സഹായത്തോടെ തന്നെ അദ്ദേഹം പ്രധാനപ്പെട്ട ഗവേഷണങ്ങൾ തുടർന്നു, ആദ്യം എക്സ്-റേയിലും പിന്നീട് കോസ്മിക് കിരണങ്ങളിലും. ഉപ്പിലെ സോഡിയം, ക്ലോറിൻ ന്യൂക്ലിയസുകളിൽ എക്സ്-റേകളുടെ സ്വാധീനം കോംപ്റ്റൺ പരിശോധിച്ചു. ഇത്തരം ഇടങ്ങളിൽ ഫെറോ മാഗ്നറ്റിസത്തിന്റെ സ്വാധീനം അന്വേഷിക്കാൻ അദ്ദേഹം എക്സ്-റേ ഉപയോഗിച്ചു. ഇലക്ട്രോൺ സ്പിന്നുകളുടെ വിന്യാസത്തിന്റെ ഫലമാണിതെന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി.

ഗ്ലാസ്, വെള്ളി കണ്ണാടികളിൽ നിന്ന് എക്സ്-റേകൾക്ക് പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിഫലനം ഉണ്ടാകുമെന്നു തെളിയിക്കാൻ കോംപ്റ്റണിന് കഴിഞ്ഞു. കൂടാതെ, കോംപ്റ്റൺ എക്സ്-റേകളുടെ മൊത്തത്തിലുള്ള പ്രതിഫലനത്തിന്റെയും അവയുടെ സമ്പൂർണ്ണ ധ്രുവീകരണത്തിന്റെയും പിന്നിലുള്ള പ്രതിഭാസം കണ്ടെത്തി, ഇത് ഒരു ആറ്റത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളുടെ എണ്ണം കൂടുതൽ കൃത്യമായി നിർണ്ണയിക്കാൻ കാരണമായി.

പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിപതനം

രണ്ട് മാധ്യമങ്ങളെ തമ്മിൽ വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു തലത്തിൽ അപവർത്തനാങ്കം കൂടിയ മാധ്യമത്തിൽ നിന്നും കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് ഒരു പ്രകാശരശ്മി ഒരു പ്രത്യേക ക്രാന്തിക (ക്രിട്ടിക്കൽ) കോണിനേക്കാൾ കൂടിയ കോണിൽ പതിച്ചാൽ ആ രശ്മി, സാന്ദ്രത കുറഞ്ഞ മാധ്യമത്തിലേക്ക് കടന്നു പോകുന്നതിനു പകരം തിരിച്ച് സാന്ദ്രത കൂടിയ മാധ്യമത്തിലേക്ക് തന്നെ പ്രതിപതിക്കും. പ്രകാശത്തിന്റെ ഈ പ്രതിഭാസം ആണ് പൂർണ്ണ ആന്തരിക പ്രതിപതനം (Total Internal reflection) എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.

വിവിധ പദാർത്ഥങ്ങളുടെ അപവർത്തന സൂചിക,  ഇലക്ട്രോൺ സാന്ദ്രത ഒരു ഇലക്ട്രോണിന്റെ ചാർജ്ജ് ഇവയ്‌ക്കൊക്കെയുള്ള  കൂടുതൽ കൃത്യമായ മൂല്യങ്ങൾ നിർണ്ണയിക്കാനും ഇത് വഴി സാധിച്ചു. എക്‌സ്-റേകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യം അളക്കുന്നതിനുള്ള നേരിട്ടുള്ള രീതി സ്വീകരിക്കുന്ന റൂൾഡ് ഗ്രേറ്റിംഗിൽ നിന്ന് എക്‌സ്-റേ സ്പെക്‌ട്ര രേഖപ്പെടുത്തുന്ന ആദ്യത്തെ പരീക്ഷണം ചെയ്യുന്നത് നമ്മുടെ കോംപ്റ്റൺ ആണ്. ഈ സ്പെക്ട്രൽ മൂല്യങ്ങളെ മറ്റു രീതികൾ വഴി ലഭിച്ചവയുമായി താരതമ്യം ചെയ്യുന്നതിലൂടെ, സ്ഫടികത്തിന്റെ ഗ്രേറ്റിംഗിന്റെ കേവലമൂല്യം നിർണ്ണയിക്കാനാകും. ഇത്തരത്തിൽ അളന്ന മൂല്യവും ക്രിസ്റ്റൽ സാന്ദ്രത സംയോജിപ്പിച്ച് കണ്ടെത്തിയ അളവുകളും ബന്ധിപ്പിച്ചു കൊണ്ട് ഇലക്ട്രോണിക് ചാർജിന് കൂടുതൽ കൃത്യമായ മൂല്യത്തിലേക്ക് എത്തിക്കാൻ കോംപ്റ്റണായി.

1926-ൽ കോംപ്റ്റൺ ജനറൽ ഇലക്ട്രിക്കിലെ ലാമ്പ് ഡിപ്പാർട്ട്മെന്റിന്റെ കൺസൾട്ടന്റായി. 1934-ൽ ഓക്സ്ഫോർഡ് യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിലെ ഈസ്റ്റ്മാൻ വിസിറ്റിംഗ് പ്രൊഫസറായി അദ്ദേഹം ഇംഗ്ലണ്ടിലേക്ക് മടങ്ങി. അവിടെയിരിക്കെ, ജനറൽ ഇലക്ട്രിക് കമ്പനിയുടെ തന്നെ വെംബ്ലിയിലെ ഗവേഷണ ലബോറട്ടറിയിലെ പ്രവർത്തനങ്ങളെ മെച്ചപ്പെടുത്താൻ വേണ്ട നിർദേശങ്ങൾ വയ്ക്കുവാൻ  ജനറൽ ഇലക്ട്രിക് അദ്ദേഹത്തോട് ആവശ്യപ്പെട്ടു. അങ്ങനെയാണ്  ഫ്ലൂറസെന്റ് ലാമ്പുകളെക്കുറിച്ചുള്ള ഗവേഷണത്തിന്റെ സാധ്യതകൾ അദ്ദേഹം ചിന്തിക്കുന്നത്.  ആ ദിശയിൽ ഗവേഷണ പഠനങ്ങളെ തിരിച്ചു വിട്ടു.

1934-ൽ കോംപ്റ്റൺ തന്റെ ആദ്യ പുസ്തകം, “എക്സ്-റേയും ഇലക്ട്രോണുകളും” പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. അതിൽ എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്ഷൻ പാറ്റേണുകളിൽ നിന്ന് ഡിഫ്രാക്റ്റിംഗ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ സാന്ദ്രത എങ്ങനെ കണക്കാക്കാമെന്ന് അദ്ദേഹം വിശദീകരിക്കുകയുണ്ടായി. മൂന്ന് പതിറ്റാണ്ടുകളായി ഈ കൃതി ആ വിഷയത്തിലെ ഒരു അടിസ്ഥാന റഫറൻസ് ആയി തുടർന്നു.

ആർതർ കോംപ്റ്റൺ – 1927 ലെ സോൾവെ കോൺഫറൻസിൽ

ആയിരത്തി തൊള്ളായിരത്തി മുപ്പതുകളിൽ ആകുമ്പോഴേക്കും കോംപ്റ്റൺ കോസ്മിക് കിരണങ്ങളിൽ താൽപ്പര്യം പ്രകടിപ്പിച്ചു തുടങ്ങി. അക്കാലത്ത്, അവയുടെ അസ്തിത്വം ശാസ്ത്രലോകത്തിന് ഏറെക്കുറെ അറിയാമായിരുന്നെങ്കിലും ഉത്ഭവവും സ്വഭാവവും പ്രകൃതവും ഒക്കെ നിഗൂഢമായിരുന്നു. ആ മേഖലയിലെ പഠനങ്ങളും പരീക്ഷണങ്ങളും വളരെ കുറവും. വായു അല്ലെങ്കിൽ ആർഗോൺ വാതകം വലിയ മർദത്തിൽ നിറച്ച ഗോളാകൃതിയിലുള്ള ഒരു ചേംബർ ഉപയോഗിച്ച് അവയുടെ സാന്നിധ്യം കണ്ടെത്തുകയും അതിന്റെ വൈദ്യുതചാലകത അളക്കുകയുമൊക്കെ ചെയ്യുന്ന രീതി ആയിരുന്നു അന്നത്തെ പരീക്ഷണമാർഗങ്ങൾ. യൂറോപ്പ്, ഇന്ത്യ, മെക്സിക്കോ, പെറു, ഓസ്ട്രേലിയ തുടങ്ങിയ ഇടങ്ങളിലേക്കെല്ലാം അദ്ദേഹം  യാത്രകൾ ചെയ്തു. പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തി.

ഉയർന്ന ഉയരമുള്ള സ്ഥലങ്ങളേക്കാൾ കുറച്ച് കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ എത്താൻ സാധ്യതയുള്ള  ഗ്രാൻഡ് കാന്യോണിന്റെ വളരെ അടിയിലുള്ള ഒരു സ്ഥലത്തേക്ക് കോംപ്റ്റൺ റേഡിയത്തിന്റെ ഒരു സാമ്പിൾ എത്തിച്ചു. പരിശോധിച്ചപ്പോൾ അതിന്റെ റേഡിയോ ആക്ടിവിറ്റിയിൽ മാറ്റമൊന്നും സംഭവിച്ചില്ല. റേഡിയോ ആക്ടീവ് മൂലകങ്ങളെ കോസ്മിക് കിരണങ്ങളാണ്  റേഡിയോ ആക്ടീവ് ആക്കുന്നത് എന്നു നിലനിന്നിരുന്ന ധാരണ അദ്ദേഹം പൊളിച്ചു. മേരി ക്യൂറിയുടെ മറിച്ചുള്ള സിദ്ധാന്തത്തിനും ഇത് ബലമായി.

വ്യത്യസ്ത ഉയരങ്ങളിലും അക്ഷാംശങ്ങളിലും വച്ച് കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ അളക്കാനുള്ള അവസരം അദ്ദേഹത്തിനു ലഭിച്ചു. ലോകമെമ്പാടുമുള്ള നിരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തിയ മറ്റ് സംഘങ്ങൾക്കൊപ്പം, കോസ്മിക് കിരണങ്ങൾ ധ്രുവങ്ങളിൽ ഭൂമധ്യരേഖയേക്കാൾ 15% കൂടുതൽ തീവ്രമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. ഇത് ഭൂമിശാസ്ത്രപരമായ അക്ഷാംശത്തേക്കാൾ ഭൗമ കാന്തികതയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നുവെന്ന് കാണിക്കാൻ അദ്ദേഹത്തിന് കഴിഞ്ഞു. പ്രൈമറി ചാർജ്ജ് കണങ്ങളുടെ ഇൻകമിംഗ് ഐസോട്രോപിക് സ്ട്രീമുമായുള്ള ഭൂമിയുടെ കാന്തികക്ഷേത്രത്തിന്റെ പ്രതിപ്രവർത്തനത്തെക്കുറിച്ചുള്ള വിപുലമായ പഠനങ്ങൾക്ക് കോംപ്റ്റന്റെ കണ്ടെത്തലുകൾ വഴിവച്ചു.

തന്റെ ജീവിതകാലത്തു തന്നെ രണ്ടു ലോകയുദ്ധങ്ങൾക്ക് കോംപ്റ്റന് സാക്ഷ്യം വഹിക്കേണ്ടി വന്നു. എന്നാൽ നാല്പതുകളിൽ രണ്ടാം ലോഹമഹായുദ്ധക്കാലത്ത് കോംപ്റ്റന്റെ ഉത്തരവാദിത്വവും പങ്കും ചെറുതല്ലായിരുന്നു. 1941-ൽ, യുദ്ധത്തിൽ ആണവോർജത്തിന്റെ ഉപയോഗം വിലയിരുത്തുന്നതിനുള്ള അമേരിക്കൻ നാഷണൽ അക്കാദമി ഓഫ് സയൻസസ് കമ്മിറ്റിയുടെ ചെയർമാനായി കോംപ്റ്റൺ നിയമിതനായി. സാക്ഷാൽ എൻറിക്കോ ഫെർമി, (Enrico Fermi 19010-1954) ഹാരോൾഡ്‌ യുറേ  (Harold Urey 1893 – 1981) യൂജിൻ വിഗ്നർ (Eugene Wigner 1902 – 1995) തുടങ്ങിയവരുടെ സഹകരണത്തോടെ നടത്തിയ അദ്ദേഹത്തിന്റെ അന്വേഷണങ്ങൾ, ആദ്യത്തെ നിയന്ത്രിത യുറേനിയം ഫിഷൻ റിയാക്ടറുകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നതിലേക്കും ആത്യന്തികമായി, വാഷിംഗ്ടണിലെ ഹാൻഫോർഡിലെ വലിയ പ്ലൂട്ടോണിയം ഉൽപ്പാദിപ്പിക്കുന്ന റിയാക്ടറുകളിലേക്കും നയിച്ചു. 1945 ഓഗസ്റ്റിൽ നാഗസാക്കിയിൽ അമേരിക്ക പ്രയോഗിച്ച ബോംബിനായുള്ള പ്ലൂട്ടോണിയം നിർമ്മിച്ചു പുഷ്ടിപ്പെടുത്തുന്നത് ഈ കേന്ദ്രത്തിൽ നിന്നായിരുന്നു. ബോംബ് ഉപയോഗിക്കാനുള്ള ഗവൺമെന്റിന്റെ തീരുമാനത്തിലും അദ്ദേഹം നിർണായകമായ ഒരു പങ്കുവഹിച്ചു; ഈ കാര്യങ്ങളുടെ ഒരു വ്യക്തിഗത വിവരണം 1956ൽ കോംപ്റ്റൺ എഴുതിയ അറ്റോമിക് ക്വസ്റ്റ് – എ പേഴ്സണൽ നറേറ്റീവ് എന്ന പുസ്തകത്തിൽ വിശദമാക്കുന്നുണ്ട്.

1942 മുതൽ 1945 വരെ, മാൻഹട്ടൻ പ്രോജക്ട് റിസർച്ച് ആന്റ് ഡെവലപ്‌മെന്റിന്റെ ഒരു പ്രധാന യൂണിവേഴ്സിറ്റി ഔട്ട്‌പോസ്റ്റായ ചിക്കാഗോ മെറ്റ് ലാബിന്റെ (Metallurgical Laboratory) പ്രോജക്ട് ഡയറക്ടറായിരുന്നു കോംപ്റ്റൺ. അവിടെയാണ് ആദ്യത്തെ നിയന്ത്രിത, സ്വയം-സുസ്ഥിര ആണവ ചെയിൻ റിയാക്ഷൻ ‘ചിക്കാഗോ പൈൽ-1’ നടക്കുന്നത്. ഹാൻഫോർഡിലെ ആണവ റിയാക്ടറുകളുടെ വികസനം, നിർമ്മാണം, പ്രവർത്തനം, ഓക്ക് റിഡ്ജിലെ സമ്പുഷ്ടീകരണ പ്രവർത്തനങ്ങൾ എന്നിവയെല്ലാം മെറ്റ് ലാബിന്റെ ചുമതലയിൽ ആണ് നടന്നത്.

1945-ൽ, ജപ്പാനെതിരെ അണുബോംബ് സൈനികമായി ഉപയോഗിക്കാൻ ശുപാർശ ചെയ്യുന്ന ഇടക്കാല സമിതിയുടെ സയന്റിഫിക് പാനലിലും കോംപ്റ്റൺ അംഗമായി. ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞർ ഭൗമരാഷ്ട്രീയത്തിലെ കേന്ദ്ര വ്യക്തികളായി മാറിയ നാളുകളായിരുന്നു അത്.

വിദ്യാഭ്യാസപരമായി വളരെ സജീവമായ തന്റെ കുടുംബ പാരമ്പര്യത്തെ പിന്തുടർന്ന്, രണ്ടാം ലോക മഹായുദ്ധത്തിനുശേഷം അദ്ദേഹം മനസ്സില്ലാമനസ്സോടെ ഭൗതികശാസ്ത്ര ഗവേഷണം ഉപേക്ഷിച്ച് വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാലയുടെ ചാൻസലറായി. കോംപ്റ്റന്റെ കാലത്ത് യുദ്ധാനന്തരം നിരവധി ആളുകൾ രാജ്യത്തേക്കു മടങ്ങി വന്നതിനാൽ വിദ്യാർത്ഥികളുടെ എണ്ണത്തിൽ വാൻ കുതിപ്പുണ്ടായി. അദ്ദേഹം സർവകലാശാലാ ബിരുദ വിഭാഗങ്ങളെ ശക്തിപ്പെടുത്തി. സ്ത്രീ പ്രൊഫസർമാരെ നിയമിച്ചു. ദേശീയ ശാസ്ത്ര വൃത്തങ്ങളിലെ തന്റെ പ്രശസ്തിയും ബന്ധങ്ങളും ഒക്കെ ഉപയോഗിച്ച് ദേശീയ പ്രശസ്തരായ നിരവധി ശാസ്ത്ര ഗവേഷകരെ സർവകലാശാലയിലേക്ക് റിക്രൂട്ട് ചെയ്തു. പക്ഷെ തന്റെ ജീവിതത്തിലെ ഏറ്റവും നിർണായകമായ ഒരു വിമർശനം അദ്ദേഹത്തിന് നേരിടേണ്ടി വന്നു. ആഫ്രിക്കൻ അമേരിക്കക്കാർക്ക് അതിന്റെ വാതിലുകൾ തുറന്ന് കൊടുക്കുന്ന സെന്റ് ലൂയിസിലെ അവസാനത്തെ ഉന്നത വിദ്യാഭ്യാസ സ്ഥാപനമായിരുന്നു വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാല. സമ്പൂർണ വംശീയ സമന്വയത്തിലേക്ക് വളരെ സാവധാനം നീങ്ങിയതിന് അദ്ദേഹം നിശിതമായ വിമർശനത്തിനു വിധേയമായി. 1954-ൽ കോംപ്റ്റൺ ചാൻസലർ സ്ഥാനത്തു നിന്നും വിരമിച്ചു, 1961-ൽ മുഴുവൻ സമയ ഫാക്കൽറ്റിയിൽ നിന്ന് വിരമിക്കുന്നതുവരെ അദ്ദേഹം നാച്ചുറൽ ഫിലോസഫിയുടെ വിശിഷ്ട സേവന പ്രൊഫസറായി തുടർന്നു. അമേരിക്കൻ ഫിസിക്കൽ സൊസൈറ്റി (1934), അമേരിക്കൻ അസോസിയേഷൻ ഓഫ് സയന്റിഫിക് വർക്കേഴ്സ് (1939-1940), അമേരിക്കൻ അസോസിയേഷൻ ഫോർ ദി അഡ്വാൻസ്മെന്റ് ഓഫ് സയൻസ് (1942) എന്നിവയുടെ പ്രസിഡന്റായും അദ്ദേഹം സേവനമനുഷ്ഠിച്ചു. 1962 മാർച്ച് 15 ന് യുഎസിലെ കാലിഫോർണിയയിലെ പോർച്ചുഗലിൽ വച്ച് അദ്ദേഹം അന്തരിച്ചു.

1927-ലെ നോബൽ സമ്മാനത്തിനു പുറമെ 1930-ൽ മാറ്റ്യൂച്ചി ഗോൾഡ് മെഡൽ (Matteucci Gold Medal) റോയൽ സൊസൈറ്റിയുടെ ഹ്യുഗ്സ് മെഡൽ (Hughes Medal) 1940-ൽ ഫ്രാങ്ക്ലിൻ ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിന്റെ ഫ്രാങ്ക്ലിൻ മെഡൽ (Franklin Medal) തുടങ്ങിയ പുരസ്‌കാരങ്ങൾ എല്ലാം കോംപ്റ്റനെ തേടിയെത്തി.

നമ്മുടെ ചന്ദ്രന്റെ വടക്കൻ അർദ്ധഗോളത്തിൽ സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന ഒരു പ്രമുഖ ഗർത്തത്തിന് പേര് നൽകിയിരിക്കുന്നത് കോംപ്റ്റൺ എന്നാണ്. ആർതർ കോംപ്റ്റണിന്റെയും സഹോദരൻ കാൾ കോംപ്റ്റന്റെയും ബഹുമാനാർത്ഥമാണ് ഈ പേരിട്ടത്.

വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാലയിലെ ഫിസിക്‌സ് റിസർച്ച് ലാബ്,  നാസയുടെ കോംപ്റ്റൺ ഗാമാ റേ ലബോറട്ടറി ഇവയെല്ലാം അദ്ദേഹത്തിന്റെ സ്മാരകങ്ങളായി നിലകൊള്ളുന്നു. ജീവിതകാലത്തുടനീളം അക്ഷീണം ശാസ്ത്രഗവേഷണങ്ങളിൽ ഏർപ്പെട്ട് എണ്ണമറ്റ മേഖലകളിൽ നിർമിച്ച നെടുംതൂൺ അറിവുകൾക്കും അടിക്കല്ലുകൾക്കും പുറമെ.

രസകരമായ ഒരു വാൽക്കഷ്ണം കൂടി

ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ ആധാരമായ കണ്ടെത്തലുകൾ നടത്തിയ, ആദ്യ ആണവ ബോംബ് ഉണ്ടാക്കിയ ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന കോംപറ്റന്റെ ഏറ്റവും രസകരമായ ഒരു സംഭാവന ഉണ്ട്. വാഷിംഗ്ടൺ സർവകലാശാലയിൽ ഉണ്ടായിരുന്ന സമയത്ത് തന്റെ ജോലിസ്ഥലത്തിന് പുറത്ത് അമിത വേഗതയിൽ ഓടുന്ന കാറുകൾ മൂലം അദ്ദേഹം വളരെ അസ്വസ്ഥനായ നമ്മുടെ നോബൽ സമ്മാന ജേതാവ് ഒരു സ്പീഡ് ബമ്പ് (ഹോളി ഹംപ് എന്നാണ് അതിനു പേരിട്ടത്) രൂപകൽപ്പന ചെയ്തു. സിംഗിൾ ആൻഡ് ഡബിൾ !

വാഹനമോടിക്കുന്നവരുടെ വേഗതയും മറ്റുമെല്ലാം നിരീക്ഷിച്ച ശേഷം, ആർക്കുമാർക്കും ബുദ്ധിമുട്ടില്ലാതെ വളരെ ശാസ്ത്രീയമായി വളരെ ആയാസകരമായ രീതിയിലാണ് അതിൻ്റെ നിർമിതി ചെയ്തത്. ക്ലാസിക്കൽ ഫിസിക്സിനെ പുണർന്ന്, ന്യൂട്ടന്റെ ചലനനിയമങ്ങൾ ഉൾപ്പെടെ ഉപയോഗിച്ചു കൊണ്ട് വാഹനങ്ങൾ ഹമ്പിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന പോയിന്റ് കടന്നുപോകുമ്പോൾ റോഡും കാറും പരസ്പരം ചെലുത്താവുന്ന ശക്തി, ഹമ്പ് കടന്നുപോകുമ്പോൾ റോഡുമായുള്ള ബന്ധം നഷ്ടപ്പെടാതെ വാഹനത്തിന് പോകാവുന്ന പരമാവധി വേഗത തുടങ്ങി ഒത്തിരി ഘടകങ്ങൾ ഒക്കെ പരിഗണിച്ചു പരിശോധിച്ചുണ്ടാക്കിയത് ! നമ്മുടെ റോഡിലെ ബമ്പ് ചാടുമ്പോൾ ഇനി പിഡബ്ള്യുഡി എൻജിനീയർക്ക് പകരം കോംപ്റ്റനെ ഓർക്കുമല്ലോ. സലാം !

ആർതർ കോംപ്റ്റൺ – ജീവിതരേഖ

Happy

2 50 %

Sad

0 0 %

Excited

1 25 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

1 25 %