ദ്രവ്യത്തിന്‍റെ പുതിയ അവസ്ഥകള്‍

ദ്രവ്യത്തിന്റെ പുതിയൊരു അവസ്ഥകൂടി ശാസ്ത്രജ്ഞർ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു. 1937ൽ ആർതർ ജാൻ, എഡ്വേർഡ് ടെല്ലർ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞർ ചേർന്നു പ്രവചിച്ച ദ്രവ്യത്തിന്റെ അവസ്ഥയാണ് ജപ്പാനിലെ ടോക്കോ യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ഗവേഷകർ പരീക്ഷണശാലയിൽ നിർമിച്ചത്. പരസ്പര വിരുദ്ധമായ ഗുണങ്ങൾ സമ്മേളിക്കുന്ന ഈ ദ്രവ്യാവസ്ഥയ്ക്ക് ജാൻ – ടെല്ലർ മെറ്റൽ എന്നാണ് പേരിട്ടിരിക്കുന്നത്.

ജാന്‍-ടെല്ലര്‍ ലോഹം

ഒരേ സമയം വൈദ്യുതചാലകമായും, വൈദ്യുതരോധിയായും അവതരിക്കാൻ ഈ ദ്രവ്യരൂപത്തിനു കഴിയും. വൈദ്യുത ചാലകമായി വർത്തിക്കുമ്പോൾ ഇത് ചാലകതയുടെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന തലമായ അതിചാലകത (Super Conductivity)യിൽ എത്തിയിരിക്കും. സാധാരണയായി ഒരു ദ്രവ്യം അതിചാലക സ്വഭാവം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നത് അതിന്റെ ഊഷ്മാവ് കേവല പൂജ്യത്തിന് (-273 ഡിഗ്രി സെൽഷ്യസ്) അടുത്തെത്തുമ്പോഴാണ്. എന്നാൽ ഈ ദ്രവ്യം അതിചാലകസ്വഭാവം പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നതിന് ഇത്രയും താഴ്ന്ന താപനില ആവശ്യമില്ല എന്നത് ശാസ്ത്രലോകത്തിന് വലിയ പ്രതീക്ഷയാണ് നൽകുന്നത്. വൈദ്യൂതി വിതരണ രംഗത്ത് വലിയൊരു കുതിച്ചുചാട്ടത്തിന് തിരികൊളുത്താൻ ഈ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന് കഴിയുമെന്നാണ് കരുതപ്പെടുന്നത്. സാധാരണയായി വൈദ്യുതി വിതരണം ചെയ്യുന്ന അലുമിനിയം, ചെമ്പ് കമ്പികളുടെ പ്രതിരോധം കാരണം വലിയ തോതിൽ വൈദ്യൂതി പാഴായിപ്പോവുകയാണ് ചെയ്യുന്നത്. എന്നാൽ അതിചാലകതയിൽ ലോഹങ്ങൾ വൈദ്യുതിരോധം കാണിക്കാറില്ല. ഊർജ നഷ്ടം കൂടാതെ വൈദ്യുതി വിതരണം നടത്താൻ കഴിയുമെന്നർഥം. എന്നാൽ അതിചാലകത സൃഷ്ടിക്കാനാവശ്യമായ ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ താപനില പരീക്ഷണശാലകളിൽ മാത്രമേ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയൂ. ഈ പരിമിതി മറികടക്കാൻ പുതിയ കണ്ടെത്തൽ സഹായിക്കുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്. അതിചാലകതയിൽ ജാൻ-ടെല്ലർ മെറ്റൽ ലോഹസ്വഭാവത്തോടൊപ്പം കാന്തികതയും പ്രദർശിപ്പിക്കുന്നുണ്ട്.
നാനോ ടെക്‌നോളജിയുടെ മേഖലയിലുണ്ടായ മുന്നേറ്റമാണ് പുതിയ ദ്രവ്യരൂപത്തിന്റെ അസ്തിത്വം പരീക്ഷണ ശാലയിൽ തെളിയിക്കുന്നതിന് വഴിതെളിച്ചത്. 60 കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ ചേർന്ന് നിർമ്മിക്കുന്ന ബക്മിൻസ്റ്റർ ഫുള്ളറിൻ എ തന്മാത്രയിലുള്ള ആറ്റങ്ങളുടെ സവിശേഷമായ രാസബന്ധനത്തിൽ നിന്നാണ് ഈ ദ്രവ്യരൂപം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. ബക്മിൻസ്റ്റർ ഫുള്ളറിന്റെ തന്മാത്രയിലേക്ക് സീഷിയം എ ആൽക്കലി മെറ്റലിന്റെ ആറ്റങ്ങൾ നിക്ഷേപിച്ചാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞർ പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. കാർബൺ ആറ്റങ്ങൾ മാത്രമുള്ള ഫുള്ളറിൻ തന്മാത്രകളിലേക്ക് മറ്റ് ആറ്റങ്ങൾ കടത്തി നിർമിക്കുന്ന തന്മാത്രകൾ ഫുള്ളറൈഡുകൾ എന്നാണറിയപ്പെടുന്നത്. അങ്ങനെ നോക്കുമ്പോൾ പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥ പ്രദർശിപ്പിക്കുന്ന തന്മാത്ര ഒരു സീഷിയം ഫുള്ളറൈഡായിരിക്കും.

ജാന്‍-ടെല്ലര്‍ മെറ്റലിന്‍റെ ഘടന

ദ്രവ്യത്തിന്റെ അവസ്ഥകൾ

താപനിലയും മർദവുമനുസരിച്ച് ഖരം, ദ്രാവകം, വാതകം, എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന് അവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവ്യരൂപങ്ങൾ നമുക്ക് സുപരിചിതമാണ്. ജലത്തിന്റെ ഈ മൂന്നവസ്ഥകൾ ഏവർക്കുമറിയാം – ഐസ് ഖരവും, ജലം ദ്രാവകവും, നീരാവി വാതകവുമാണ്. സോപ്പുകുമിള, ബട്ടർ ഇവ ഏതവസ്ഥയിലാണെ് ചിന്തിച്ചിട്ടുണ്ടോ? രണ്ടോ അതിലധികമോ അവസ്ഥകളുടെ സംഘാതമായ ഇത്തരം ദ്രവ്യരൂപങ്ങളെ കൊളോയിഡുകൾ എന്നാണു പറയുന്നത്. എന്നാൽ ഇത് ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഒരവസ്ഥയായി കണക്കാക്കിയിട്ടില്ല.

കൊളോയ്ഡ്

ദ്രവ്യത്തിന്റെ നാലാമത്തെ അവസ്ഥയാണ് പ്ലാസ്മ. പ്രപഞ്ചത്തിൽ ഏറ്റവുമധികം കാണപ്പെടുത് പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലുള്ള ദ്രവ്യമാണ്. നക്ഷത്രങ്ങളും, നക്ഷത്രാന്തരധൂളിയും, നീഹാരികകളുമെല്ലാം പ്ലാസ്മാ അവസ്ഥയിലാണുള്ളത്. പ്ലാസ്മാ അവസ്ഥ സ്വതന്ത്രമായ ചാർജിത കണങ്ങളുടെ കൂട്ടമാണ്. സ്വതന്ത്രമായ ഇലക്‌ട്രോണുകളും അയോണുകളുമാണ് പ്ലാസ്മ അവസ്ഥയിലുള്ളത്. ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും നിലനിൽക്കില്ല. പ്ലാസ്മയിൽ വൈദ്യുത മണ്ഡലവും കാന്തിക മണ്ഡലവും സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നതുകൊണ്ട് പ്ലാസ്മയിൽകൂടി സുഗമമായി വൈദ്യുതി കടന്നുപോകും. നക്ഷത്രങ്ങളിൽ മാത്രമല്ല ഭൂമിയിലും പ്ലാസ്മ അവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കാൻ കഴിയും. ഇടിമിലുണ്ടാകുമ്പോൾ അന്തരീക്ഷത്തിലും, ഫ്‌ളൂറസെന്റ് ട്യൂബുകളിലും, നിയോ വിളക്കുകളിലും, പ്ലാസ്മ ടെലിവിഷനുകളിലും, ചിലതരം ജ്വാലകളിലും പ്ലാസ്മ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നുണ്ട്.

ബോസ് – ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റ് ആണ് ദ്രവ്യത്തിന്റെ അഞ്ചാമത്തെ അവസ്ഥ. 1924 ൽ സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ്, ആൽബർട്ട് ഐൻസ്റ്റൈൻ എന്നിവർ ചേർന്നാണ് ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഈ അവസ്ഥ പ്രവചിച്ചത്. കേവല പൂജ്യത്തിനടുത്ത താപനിലയിൽ സൂക്ഷ്മകണികകളുടെ സ്വഭാവ വിശേഷങ്ങൾ അവയുടെ ക്വാണ്ടം തലത്തിൽ വച്ച് തകരുകയും, വേവ് ഫങ്ഷൻ ഐക്യരൂപമുള്ളതായി തീരുകയും ചെയ്യുന്ന അവസ്ഥയാണിത്. 1995ൽ എറിക് കോർണൽ, കാൾ വെയ്മാൻ എന്നിവർ ചേർന്നാണ് ഈ ദ്രവ്യരൂപം പരീക്ഷണ ശാലയിൽ നിർമ്മിച്ചത്.

ബോസ് ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ കണ്ടന്‍സേറ്റ്

ഫെർമിയോണിക് കണ്ടൻസേറ്റ് ആണ് ദ്രവ്യത്തിന്റെ ആറാമത്തെ അവസ്ഥ. ഇത് ബോസ് – ഐൻസ്റ്റൈൻ കണ്ടൻസേറ്റിന് സമാനമാണ്. എന്നാൽ ഫെർമിയോണുകൾ കൂടിച്ചേർന്നാണ് ഈ ദ്രവ്യാവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുന്നത്. പോളിയുടെ അപവർജക തത്വമനുസരിച്ച് രണ്ട് ഫെർമിയോണുകൾക്ക് ഒരേ ക്വാണ്ടം നമ്പർ ഉണ്ടാകില്ല. എന്നാൽ ഒരു ജോടി ഫെർമിയോണുകൾ ചേർന്ന് ഒരു ബോസോണിനേപ്പോലെ പെരുമാറാൻ കഴിയും. ഇത്തരത്തിലുള്ള നിരവധി ഫെർമിയോ ജോടികൾക്ക് പോളിയുടെ തത്വം അപകടത്തിലാക്കാതെ തന്നെ ഒരേ ക്വാണ്ടം തലത്തിൽ നിലനിൽക്കാൻ കഴിയും. തത്വത്തിൽ ഇതാണ് ഫെർമിയോണിക് കണ്ടൻസേറ്റ്.

ക്വാർക്ക് – ഗ്ലുവോ പ്ലാസ്മയാണ് ഏഴാമത്തെ അവസ്ഥ. പ്രപഞ്ചോൽപത്തിയുടെ ആദ്യനിമിഷങ്ങളിലുണ്ടായ ദ്രവ്യരൂപമാണത്. ആറ്റങ്ങളോ തന്മാത്രകളോ രൂപപ്പെട്ടിട്ടില്ലാത്ത അത്യന്തം ഉയർന്ന താപനിലയിലാണ് ഈ ദ്രവ്യരൂപമുള്ളത്. ശക്ത ന്യൂക്ലിയർ ബലവാഹികളായ ഗ്ലുവോണുകളുടെ കടലിൽ ക്വാർക്കുകൾ സ്വതന്ത്രമായി സഞ്ചരിക്കുന്ന അവസ്ഥയാണിത്. 2000ൽ സേണിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് കണികാ പരീക്ഷണശാലയിൽ വച്ച് ക്വാർക്ക് – ഗ്ലുവോ പ്ലാസ്മ നിർമിച്ചത്.

റൈഡ്‌ബെർഗ് ആണ് ദ്രവ്യത്തിന്റെ എട്ടാമത്തെ അവസ്ഥയായി കണക്കാക്കുന്നത്. ഉത്തേജിപ്പിക്കപ്പെട്ട ആറ്റങ്ങൾ കൂടിച്ചേർന്നാണ് റൈഡ്‌ബെർഗ് മാറ്റർ നിർമ്മിക്കുന്നത്. നിശ്ചിത താപനിലയിൽ ഈ ആറ്റങ്ങൾ അയോണുകളായും ഇലക്‌ട്രോണുകളായും വിഘടിക്കപ്പെടും. കേവലപൂജ്യത്തിനടുത്ത താപനിലയിൽ റുബീഡിയം ആറ്റങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തേത്തുടർന്ന് 2009ൽ ആണ് റൈഡ്‌ബെർഗ് തന്മാത്രയുടെ അസ്തിത്വം തെളിയിക്കപ്പെട്ടത്.

ജാന്‍-ടെല്ലര്‍ മെറ്റല്‍

ദ്രവ്യത്തിന്‍റെ ഒന്‍പതാമത്തെ അവസ്ഥയാണ് ജാന്‍-ടെല്ലര്‍ മെറ്റല്‍.

പത്താമത്തെ അവസ്ഥയായി പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ദ്രവ്യരൂപമാണ് കളര്‍-ഗ്ലാസ് കണ്ടന്‍സേറ്റ്. സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടെങ്കിലും ഇതുവരെ ഈ ദ്രവ്യരൂപം പരീക്ഷണശാലയില്‍ നിര്‍മിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. പ്രകാശവേഗതയുടെ തൊട്ടടുത്ത് സഞ്ചരിക്കുന്ന ഒരു അണുകേന്ദ്രം ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തമനിസരിച്ച് വലിപ്പം കുറഞ്ഞുവരികയും, ആണുകേന്ദ്രത്തിലെ ക്വാര്‍ക്കുകളെ പിടിച്ചു നിര്‍ത്തുന്ന ഗ്ലുവോണുകള്‍ ഒരു ബാഹ്യനിരീക്ഷകന് ആധാരമായി നിശ്ചലാവസ്ഥയിലാവുകയും ചെയ്യും. ഉന്നത ഊര്‍ജ നിലയില്‍ ഈ ഗ്ലുവോൺ മതിലുകള്‍ ദ്രവ്യത്തിന്റെ മറ്റൊരു അവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കും. റിലേറ്റിവിസ്റ്റിക് ഹെവി അയോൺ കൊളൈഡര്‍, ലാര്‍ജ് ഹൈഡ്രോൺ കൊളൈഡര്‍ തുടങ്ങിയ ശക്തമായ കണികാ ത്വരത്രങ്ങളില്‍ മാത്രമേ ദ്രവ്യത്തിന്റെ പത്താമത്തെ അവസ്ഥയായ കളര്‍-ഗ്ലാസ് കണ്ടന്‍സേറ്റ് സൃഷ്ടിക്കാന്‍ കഴിയു.

ഇതിനും പുറമെ സൈദ്ധാന്തിക തലത്തില്‍ നിലനില്‍ക്കുന്ന ഏഴില്‍ പരം ദ്രവ്യാവസ്ഥകള്‍ ശാസ്ത്രലോകം അംഗീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഇതുവരെ വ്യക്തമായി തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്ത ദ്രവ്യരൂപമാണ് ശ്യാമ ദ്രവ്യം അഥവാ ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍. ആകെ പ്രപഞ്ച ദ്രവ്യത്തിന്റെ 83 ശതമാനവും ഡാര്‍ക്ക് മാറ്ററാണെ് അനുമാനിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ ഇതിന്റെ അടിസ്ഥാന കണിക എന്താണെന്നോ അതിന്റെ ഘടനയെന്തെന്നോ ഇതുവരെ വ്യക്തമായിട്ടില്ല. ഗുരുത്വാകർഷണ സ്വഭാവം മാത്രം പ്രകടിപ്പിക്കുന്ന ഈ അദൃശ്യദ്രവ്യരൂപം, ദ്രവ്യത്തിന്റെ മറ്റൊരവസ്ഥയായിരിക്കും. വിദ്യുത്കാന്തിക വികിരണങ്ങളുമായി യാതൊരു പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനവും ശ്യാമദ്രവ്യത്തിനില്ല എന്നതാണ് ഇത് ഇപ്പോഴും ഒരു ദുരൂഹപ്രതിഭാസമായി തുടരാന്‍ കാരണം.
ഈ പ്രപഞ്ചത്തേക്കുറിച്ച് നമ്മുടെ അറിവുകള്‍ ഒരു കൈക്കുമ്പിളോളം മാത്രമേയുള്ളൂ. ഒരു കടലോളം ദുരൂഹമാണത്!

കടപ്പാട്-luca.co.in