ഇ.സി. ജോർജ് സുദർശൻ – ഗവേഷണ രംഗത്തെ സംഭാവനകൾ

എൻ.ഷാജി

ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിന് ഏറെ സംഭാവന നൽകിയ മലയാളി ശാസ്ത്രജ്ഞനായ എണ്ണക്കൽ ചാണ്ടി ജോർജ് സുദർശൻ എന്ന ഇ.സി.ജി. സുദർശന്റെ ഗവേഷണങ്ങളിൽ ശ്രദ്ധേയമായവ ചിലത് പരിചയപ്പെടുത്താനാണ് ഇവിടെ ശ്രമിക്കുന്നത്.

 V-A സിദ്ധാന്തം.

ആദ്യമേ തന്നെ ഒരു കാര്യം പറയട്ടേ. ഇത് വായിക്കേണ്ടത് ‘വി മൈനസ് എ’ സിദ്ധാന്തം എന്നാണ്. ഇതിൽ V എന്നത് വെക്ടറിനെയും  (Vector – സദിശം) A എന്നത് ആക്സിയൽ വെക്ടറിനെയും (axial vector) സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ഈ സിദ്ധാന്തത്തെക്കുറിച്ച് മനസ്സിലാക്കണമെങ്കിൽ ആദ്യം കണികാഭൗതികത്തിലെ (particle physics) ചില അടിസ്ഥാന കാര്യങ്ങളെ അറിയണം. കണികകളുടെ ലോകത്ത് നാല് അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളുണ്ട്. അതിൽ വിദ്യുത് കാന്തിക ബലവും (electromagnetic force) ഗുരുത്വ ബലവും (gravitational force) നമുക്ക് പരിചിതമാണ്. ഇതു കൂടാതെ വളരെ ചെറിയ ദൂരയളവുകളിൽ മാത്രം കാണുന്ന രണ്ടിനം ബലങ്ങളുണ്ട്. ഇവയിൽ ഒന്ന് ശക്തവും (strong interaction) മറ്റൊന്ന് ദുർബ്ബലവും (weak interaction)  ആണ്. ഇതിൽ രണ്ടാമത്തേതിനെ സംബന്ധിച്ചതാണ് V-A സിദ്ധാന്തം. തന്റെ 26-ാം വയസ്സിൽ ഡോക്ടറേറ്റിനായി അമേരിക്കയിൽ റോച്ചെസ്റ്റർ സർവകലാശാലയിൽ റോബെർട്ട് മാർഷക്കിന്റെ ഗൈഡൻസിൽ ഗവേഷണം നടത്തുമ്പോഴാണ് ജോർജ് സുദർശൻ ഇതു കണ്ടെത്തുന്നത്. റേഡിയോ ആക്റ്റിവിറ്റിയെ സംബന്ധിച്ച് ക്യൂറിമാരുടെയൊക്കെ കാലം മുതലേ നല്ല ഗവേഷണം നടക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും അതിനെ സംബന്ധിച്ച് തൃപ്തികരമായ ഒരു സിദ്ധാന്തം നിലവിലില്ലായിരുന്നു. വുൾഫ്ഗാങ് പൗളി (Wolfgang Pauli) നിർദേശിച്ച ന്യൂട്രിനോ എന്ന കണത്തിന് വേണ്ടത്ര പ്രാധാന്യം നൽകി എന്റിക്കോ ഫെർമി (Enrico Fermi) അവതരിപ്പിച്ച സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ പോരായ്മകൾ വ്യക്തമായിരുന്നു. 1956-ൽ യാങ്, ലീ (C N Yang, T D Lee) എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ മറ്റു ഗവേഷകരെ അമ്പരപ്പിച്ച ഒരു സിദ്ധാന്തം അവതരിപ്പിക്കുകയും താമസിയാതെ തന്നെ വു (C S Wu) എന്ന ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞ പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ അത് ശരിവെക്കുകയും ചെയ്തിരുന്നു. കണികാശാസ്ത്രത്തിൽ ഏതൊരു പ്രക്രിയയും  ഒരു കണ്ണാടിയിൽ അതിന്റെ പ്രതിബിംബമായി കാണപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയും ഓരേ സാദ്ധ്യതയോടെ സംഭവിക്കും എന്നാണ് ഗവേഷകർ എല്ലാം കരുതിയിരുന്നത്. ഇത് പാരിറ്റി സംരക്ഷണം (conservation of parity) എന്നറിയപ്പെടുന്നു. എന്നാൽ ഈ സംരക്ഷണ നിയമത്തെ ദുർബ്ബല ന്യൂക്ലിയർ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ അനുസരിക്കുന്നില്ല എന്നതായിരുന്നു പുതിയ കണ്ടെത്തൽ. ഇതു കൂടി പരിഗണിച്ച ഒരു സിദ്ധാന്തമായിരുന്നു സുദർശൻ മുന്നോട്ടു വെച്ചത്. ആ രംഗത്ത് നടന്നിരുന്ന പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളെയെല്ലാം അദ്ദേഹം വിശദമായി പഠിച്ചു. അപ്പോൾ ഒരു കാര്യം ബോദ്ധ്യമായി. എല്ലാ തരത്തിൽപെട്ട പരീക്ഷണങ്ങളുമായി ഒത്തു പോകുന്ന ഒരു സാർവ്വിക സിദ്ധാന്തം (universal theory) അസാദ്ധ്യമാണ്. സാധാരണഗതിയിൽ ശാസ്ത്രത്തിൽ അവസാന വാക്ക് പരീക്ഷണങ്ങളാണ്. പക്ഷേ ഇക്കാര്യത്തിൽ സുദർശൻ ബുദ്ധിയും അസാമാന്യധൈര്യവും സംഭരിച്ച് ഒരു പ്രസ്താവന നടത്തി. ചില പരീക്ഷണങ്ങളിൽ കാര്യമായ പിശകുണ്ട്, അവ കൂടുതൽ സൂക്ഷ്മതയോടെ വീണ്ടും ചെയ്തു നോക്കണം. എങ്കിലേ തങ്ങൾ അവതരിപ്പിക്കുന്ന V-A സിദ്ധാന്തവുമായി അത് ചേർന്നു പോവുകയുള്ളൂ. പിന്നീട് ഈ പ്രവചനങ്ങൾ ശരിയായി. പക്ഷേ വേറെ ഒന്നു രണ്ടു കാര്യങ്ങളും ഇതിനിടയിലുണ്ടായി. സുദർശൻ  അവിടെ സന്ദർശകനായെത്തിയ ഗെൽമാൻ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനോട് തന്റെ സിദ്ധാന്തം വിശദീകരിച്ചു.  അയാൾ പിന്നീട് ഫെയ്ൻമാൻ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞനോടൊപ്പം ഈ ആശയം വികസിപ്പിച്ച് സ്വന്തമായി പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഇതിനിടയിൽ സുദർശന്റെയും മാർഷക്കിന്റെയും പേപ്പറിന്റെ പ്രസിദ്ധീകരണം വൈകുകയും ചെയ്തു. പിന്നീട് ഈ സിദ്ധാന്തം ശരിയാണെന്നതിന് വേണ്ടത്ര തെളിവുകൾ ലഭിച്ചു. എന്നാൽ അർഹിക്കപ്പെട്ട നോബെൽ പുരസ്കാരം ഇവർക്ക് ലഭിക്കാതെ പോയി. പിന്നീട്‌ ഗെൽമാനും ഫെയ്ൻമാനും മറ്റു ഗവേഷണങ്ങളുടെ പേരിൽ നോബെൽ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചു.

പിന്നീട് ഈ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ കൂടി അടിസ്ഥാനത്തിൽ ഗ്ലാഷോ, വെയ്ൻ ബെർഗ്, സലാം (Sheldon Glashow, Steven Weinberg, Abdus Salam) എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ഏകീകൃത ഫീൽഡ് സിദ്ധാന്തം (Unified Field Theory) അവതരിപ്പിക്കുകയും നോബെൽ പുരസ്കാരം നേടുകയും ചെയ്തു. ഇതുമായി അടുത്ത ബന്ധം പുലർത്തുന്ന ഗവേഷണങ്ങൾക്ക് പിന്നീട് പല വട്ടം നോബെൽ പുരസ്കാരങ്ങൾ ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്.

ടാക്കിയോണുകൾ

ജോർജ് സുദർശന്റെ കണ്ടെത്തലുകളിൽ ഏറ്റവും ജനപ്രിയമായത് ഒരു പക്ഷേ ടാക്കിയോണുകളെ സംബന്ധിച്ചുള്ളതായിരിക്കും. ശൂന്യതയിൽ പ്രകാശം സെക്കൻഡിൽ മൂന്നു ലക്ഷം കിലോമീറ്റർ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്നു. കിറുകൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ സെക്കൻഡിൽ 299792458 മീറ്റർ സഞ്ചരിക്കും. ഈ വേഗത്തെ ആർക്കും മറികടക്കാൻ കഴിയില്ല എന്ന് അൽബെർട്ട് ഐൻസ സ്‌റ്റൈന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. 

1958-ൽ 27 വയസ്സുള്ള സുദർശനോട് ആരോ ചോദിച്ചു, പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗത്തിൽ ഒരു കണത്തിനു സഞ്ചരിക്കാൻ കഴിയുമോ? അങ്ങനെ സഞ്ചരിച്ചാൽ എന്തു സംഭവിക്കും. അതിന്റെ ഉത്തരം തേടി സുദർശൻ സഹപ്രവർത്തകനായ വി.കെ. ദേശ്പാണ്ഡെയോടൊപ്പം ഗവേഷണം തുടങ്ങി. ഒടുവിൽ അവർ ഒരു കാര്യം കണ്ടെത്തി. ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ ചട്ടക്കൂടിനുള്ളിൽ നിന്നു കൊണ്ടു തന്നെ അതു സാദ്ധ്യമാണ്. എപ്പോഴും പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗത്തിൽ സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു കണത്തെ സങ്കല്പിക്കുക. അതായത് ആജീവനാന്ത കാലം അത് പ്രകാശത്തിനുമപ്പുറമുള്ള വേഗത്തിലാണ്. അതിനാൽ പ്രകാശത്തോടൊപ്പമെത്തുന്നതിന്റെയോ അതിനെ മറികടക്കുന്നതിന്റെയോ പ്രശ്നമില്ല. ഈ ആശയവുമായി അവർ ഒരു ഗവേഷണ പേപ്പർ തയ്യാറാക്കി ഫിസിക്കൽ റിവ്യു ലെറ്റേഴ്സ് എന്ന പ്രസിദ്ധീകരണത്തിനയച്ചു. അവർ അത് റഫറികൾക്കയച്ചു. ഒരാൾ അത് തെറ്റാണെന്നു പറഞ്ഞ് മടക്കി. മറ്റൊരാൾ പറഞ്ഞു, സംഗതി ശരി തന്നെ, പക്ഷേ ഇതിൽ പുതുമയൊന്നുമില്ല, പലർക്കും അറിയാവുന്ന കാര്യമാണ്. ചുരുക്കിപ്പറഞ്ഞാൽ ആ പേപ്പർ പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ടില്ല. പിന്നീട് ഏതാണ്ട് 2 വർഷം കഴിഞ്ഞ് മറ്റൊരാൾ ഇത് കുറച്ചു കൂടി ലളിതമാക്കി എഴുതി പ്രസിദ്ധീകരിക്കാമെന്ന് ഏല്ക്കുകയും അതു നടപ്പിലാക്കുകയും ചെയ്തു.

പ്രകാശത്തേക്കാൾ വേഗത്തിൽ നീങ്ങുന്നത് പ്രത്യേക ആപേക്ഷികതയുടെ പശ്ചാത്തലത്തിൽ സമയ യാത്രയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നുവെന്ന് കാണിക്കുന്ന സ്പെയ്സ് ടൈം ഡയഗ്രം. കടപ്പാട്: wikipedia.org

പിന്നീട് ഫെയ്ൻ ബെർഗ് (Gerald Feinberg) എന്ന മറ്റൊരു ശാസ്ത്രജ്ഞൻ സുദർശന്റെ ആശയങ്ങൾ സ്വന്തമെന്ന പോലെ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചു. ഇത്തരം കണങ്ങൾക്കു് അയാൾ നൽകിയ ടാക്കിയോൺ എന്ന പേര് പ്രസിദ്ധമാവുകയും ചെയ്തു. പിന്നീട് സുദർശനും ഒരു സഹ പ്രവർത്തകനും ചേർന്ന് ഇതിന്റെ ക്വാണ്ടം തിയറിയും ഉണ്ടാക്കി. എന്നാൽ ഇതു വരേക്കും പ്രകാശവേഗത്തെ മറികടക്കുന്ന ടാക്കിയോണെ ആരും കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ല. അത് സാങ്കല്പിക കണമായി തുടരുന്നു. പ്രാപഞ്ചിക ശാസ്ത്രത്തിൽ (cosmology) ടാക്കിയോണുകളുടെ സാദ്ധ്യതയെ സംബന്ധിച്ച് ജോർജ് സുദർശൻ ജയന്ത് നാർലിക്കറുമായി ചേർന്ന് ഗവേഷണം നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ഒരു പക്ഷേ അത്തരം കണങ്ങളുണ്ടായിരുന്നെങ്കിൽ പോലും അവ പണ്ടേക്കുപണ്ടേ അപ്രത്യക്ഷമായിട്ടുണ്ടാകും എന്നായിരുന്നു അവരുടെ കണ്ടെത്തൽ

ക്വാണ്ടം ഒപ്റ്റിക്സ്

പ്രകാശത്തെ ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ വിശദമായി പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയാണ് ക്വാണ്ടം ഓപ്റ്റിക്സ്. ഇതിൽ മൗലികമായ കണ്ടെത്തലുകൾ സുദർശൻ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. 1963 ൽ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തിയ സിദ്ധാന്തം മറ്റു പല കണ്ടുപിടുത്തങ്ങളിലേക്കും നയിച്ചിട്ടുണ്ട്. അദ്ദേഹത്തിന്റെ തന്നെ ഭാഷയിൽ പറഞ്ഞാൽ ഈ കണ്ടെത്തലുകൾക്ക് പിന്നീട് നോബെൽ പുരസ്കാരം ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. അതുപക്ഷേ മറ്റൊരാൾക്കായിരുന്നു. ഏതായാലും അദ്ദേഹം ക്ലോഡെറുമായി ചേർന്ന് എഴുതിയ ക്വാണ്ടം ഒപ്റ്റിക്സ് എന്ന ഗ്രന്ഥം ഈ മേഖലയിലെ ഒരു പ്രധാന പാഠപുസ്തകമാണ്.

മേൽ പറഞ്ഞവ കൂടാതെ സമമിതി (symmetry), ക്വാണ്ടം സിനോ പാരഡോക്സ് (quantum zeno paradox), പരിസരവുമായി പ്രതിപ്രവർത്തിക്കുന്ന തുറന്ന ക്വാണ്ടം വ്യവസ്ഥകൾ (open quantum systems) തുടങ്ങി വിവിധ മേഖലകളിൽ അദ്ദേഹം മൗലികമായ കണ്ടെത്തലുകൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. നോബേൽ പുരസ്കാരം നേടിയിട്ടില്ലെങ്കിലും മറ്റു നിരവധി പുരസ്കാരങ്ങൾ അദ്ദേഹത്തെ തേടിയെത്തിയിട്ടുണ്ട്. 


മറ്റ് ലേഖനങ്ങൾ

ഇ.സി.ജി.സുദർശൻ

 

 

Leave a Reply