സമയക്രിസ്റ്റല്‍: ദ്രവ്യത്തിന്റെ പുതിയ അവസ്ഥ

ആധുനികഭൗതികത്തിലെ വ്യവസ്ഥാപിതമായഒരുകൂട്ടം സിദ്ധാന്തങ്ങളെ വെല്ലുവിളിച്ചു കൊണ്ട് പുതിയ ഒരു തരം ദ്രവ്യത്തെ പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ വിജയിച്ചിരിക്കുന്നു.
സമയ ക്രിസ്റ്റല്‍
സമയ ക്രിസ്റ്റല്‍

ആധുനികഭൗതികത്തിലെ വ്യവസ്ഥാപിതമായഒരുകൂട്ടം സിദ്ധാന്തങ്ങളെ വെല്ലുവിളിച്ചു കൊണ്ട് പുതിയ ഒരു തരം ദ്രവ്യത്തെ പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ വിജയിച്ചിരിക്കുന്നു. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ പ്രധാനമായ താപഗതിക നിയമങ്ങള്‍ ഇനി മാറ്റിയെഴുതേണ്ടിവരും. സമയക്രിസ്റ്റല്‍ എന്നാണ് ഈ പുതിയ ദ്രവ്യാവസ്ഥയ്ക്കു പേരു നല്കിയിരിക്കുന്നത്. അകന്നു മാറിയിരിക്കുന്ന ഒരുകൂട്ടം ആറ്റങ്ങളുടെയോ അയോണുകളുടെയോ കൂട്ടം പരസ്പരം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനം നടത്തുന്ന രീതിയില്‍ തുടരുന്ന ഒന്നാണ് ഈ ദ്രവ്യാവസ്ഥ. ഇത് ഒരു നിശ്ചിത ആവൃത്തിയില്‍താപമേറാതെയും എന്‍ട്രോപ്പി  വര്‍ദ്ധിക്കാതെയും തുടരും. താപഗതികത്തിലെ രണ്ടാം നിയമപ്രകാരം സമയം കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ ഒരു വ്യൂഹത്തിന്റെ ക്രമമില്ലായ്മയില്‍ വര്‍ധനവുണ്ടാകുന്നു. ഇതിനെ എന്‍ട്രോപ്പി  എന്നു വിളിക്കുന്നു. 

താപവികിരണത്തിലൂടെ ഊര്‍ജ്ജം നഷ്ടപ്പെടുത്തി ചുറ്റുപാടുകളുമായി ഒരു വ്യൂഹം സന്തുലിതമാകുന്നു. ഇതാണ് സാധാരണ സംഭവിക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ സമയ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കാര്യത്തില്‍ ഇതു പ്രാവര്‍ത്തികമാകുന്നില്ല. വ്യത്യസ്തമായ നിയമങ്ങളാണ് ഇവയുടെ സവിശേഷതകള്‍ക്കു പിന്നില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്.
ഉപആണവകണങ്ങളുടെ പ്രത്യേക ക്വാണ്ടം പ്രഭാവമാണ് സമയക്രിസ്റ്റലുകള്‍ നിലനില്ക്കാന്‍ കാരണം. ദ്രവ്യത്തിന്റെ വിശിഷ്ടാവസ്ഥകളായ സൂപ്പര്‍ഫ്‌ളൂയിഡ്,ക്വാണ്ടം സ്പിന്‍ ദ്രവം, സൂപ്പര്‍ കണ്ടക്ടര്‍ എന്നിവയ്ക്കൊപ്പമാണ് ഈ ദ്രവ്യാവസ്ഥയുടെയും സ്ഥാനം. കാലത്തിലൂടെ മുന്നോട്ടു സഞ്ചരിക്കുകയും എന്നാല്‍ അതേപടി സ്ഥിരമായി തുടരുകയും ചെയ്യുന്ന വിസ്മയകരമായ ഭൗതിക യാഥാര്‍ഥ്യം. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ നിര്‍മ്മിതിയില്‍ ഈ ദ്രവ്യാസ്ഥ പുതിയ മുന്നേറ്റങ്ങള്‍ക്കു തുടക്കം കുറിക്കും. വിവരമൊട്ടും നഷ്ടപ്പെടുത്താതെ തുടരാനാകുന്നു എന്ന സവിശേഷത പ്രായോജനപ്പെടുത്തി ക്വാണ്ടം പ്രഭാവത്തിന്റെ ബലത്തില്‍ ഒട്ടനേകം നക്ഷത്രാന്തരയാത്ര വരെ സുഗമമാക്കാനാകും. 

ആദ്യസങ്കല്പനങ്ങള്‍

നോബല്‍ സമ്മാനം നേടിയ എംഐടിയിലെ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞനായ ഫ്രാങ്ക് വില്‍സെക്കാണ് സമയ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ സാധ്യതയെക്കുറിച്ച് ആദ്യം പറഞ്ഞത്. സമയത്തിലെ സമമിതി അതായത് ടൈം ഇന്‍ വേരിയന്‍സ് എന്ന സവിശേഷത പ്രകടമാക്കാത്ത ഒന്നാണ് സമയക്രിസ്റ്റല്‍. ഒരു വ്യൂഹത്തിലെ  എല്ലാ ഘടകങ്ങളും ഒരുപോലെ തുടരുകയാണെങ്കില്‍ ഇപ്പോള്‍ ഒരു പ്രവൃത്തി ചെയ്യുമ്പോള്‍ ലഭിക്കുന്ന അതേഫലം തന്നെ പിന്നീടൊരു ഘട്ടത്തില്‍ ചെയ്താലും ലഭിക്കും. എന്നാല്‍ വില്‍സെക്കിന്റെ അഭിപ്രായത്തില്‍ കണങ്ങള്‍ തമ്മിലെ ക്വാണ്ടം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ അതയത് അയോണുകളോ ഉപ ആണവകണങ്ങളോ തമ്മില്‍ നടക്കുന്ന ക്വാണ്ടം പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ സമയത്തില്‍ ആന്തോളനം ചെയ്യുന്ന ദ്രവ്യത്തിന്റെ അവസ്ഥയ്ക്കു കാരണമാകും. ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ക്ക് സ്ഥലത്തില്‍ ഒരേ ഘടനയില്‍ തുടരാനാകുന്നതുപോലെ സമയക്രിസ്റ്റലുകള്‍ക്ക് സമയത്തില്‍ അതേ രീതിയില്‍ തുടരാനാകും. സ്ഥലം കാലം എന്നിവയുടെ സമാനതകളെക്കുറിച്ചുള്ള ചിന്തകളില്‍ നിന്നാണ് വില്‍സെക്കിന് ഇത്തരം ദ്രവ്യാവസ്ഥകളെക്കുറിച്ചുള്ള ആശയം ലഭിച്ചത്. 

സമയ ക്രിസ്റ്റല്‍
സമയ ക്രിസ്റ്റല്‍

ഉപ്പുപരലും വജ്രവുമൊക്കെ ക്രിസ്റ്റലുകളാണ്.ഇവയിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ ഒരേ രീതിയില്‍ ത്രിമാനരൂപത്തില്‍ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു.ആ ഘടകത്തില്‍ ഒരേ മാതൃക തുടര്‍ന്നുകൊണ്ടേയിരിക്കും. ഒരറ്റത്തെ ഘടന തന്നെയായിരിക്കും മറ്റേയറ്റത്തും.സമയക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ആറ്റങ്ങളാകട്ടെ സമയത്തില്‍ അതേപടി തുടരുന്നു. താപീയ സന്തുലനത്തില്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ഒര്‍ക്കലും എത്തിച്ചേരുന്നില്ല. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏതൊരു വസ്തുവും സമയം കടക്കുമ്പോള്‍ ചുറ്റുപാടുകളുടെ താപവുമായി സന്തുലനത്തിലാകുന്നു.ഏറ്റവും താഴ്ന്ന ഊര്‍ജ്ജനിലവാരത്തില്‍ തുടരുമ്പോഴും ചലനാവസ്ഥയിലുള്ളതാണ് സമയക്രിസ്റ്റല്‍. താപസന്തുലനത്തിനായി ഊര്‍ജ്ജം ചെലവഴിക്കാതെ അത് ചലിക്കുന്നു. അസന്തുലിത അവസ്ഥകള്‍ എന്ന പുതിയതരം ദ്രവ്യാവസ്ഥകളുടെ ഉദാഹരണമാണിത്. അതിസങ്കീര്‍ണമായ വിവരം കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളില്‍ വിവരം ഒട്ടും നഷ്ടപ്പെടുത്താതെ സൂക്ഷിക്കാന്‍ ഇത്തരം അവസ്ഥകള്‍ക്കാകും. സമയ ക്രിസ്റ്റലുകള്‍ സ്ഥലത്തു മാത്രമല്ല സമയത്തിലും അതേപടിതുടരും 

പരീക്ഷണങ്ങള്‍

 മെരിലാന്‍ഡ്സര്‍വകലാശാലയിലെ ക്രിസ് മണ്‍റോയും ആന്‍ഡ്രൂ പോട്ടറും പ്രിന്‍സ്ടണ്‍ സര്‍വകലാശാലയില്‍ നേരത്തേവിപുലീകരിച്ച ആശയത്തിന്റെ സ്ഥിരീകരണം നല്കിയിരിക്കുന്നു. ഒപ്പം സമാന്തരമായി ഹാര്‍വര്‍ഡ് സര്‍വകലാശാലയിലെ ചോയി എന്ന ഗവേഷകനും കൂട്ടരുംഇതേഫലം നല്‍കുന്ന പരീക്ഷണം നടത്തി വിജയിച്ചു. പ്രിന്‍സ്റ്റണിലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര പ്രഫസറായ ശിവാജി സോണ്ടിയും ഇപ്പോള്‍ ഹാര്‍വാര്‍ഡിലുള്ള വേദികാ ഖെമാനിയും ജര്‍മ്മനിയിലെ മാക്‌സ് പ്ലാങ്ക് ഇന്‍സ്റ്റിറ്റ്യൂട്ടിലെ എക്കില്ലിയെസ് ലാസാറിഡെസും റൊഡെറിക്ക് മൊസ്സ്‌നെറും സമയ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ സൈദ്ധാന്തിക അടിസ്ഥാനം വിവരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഫ്രാങ്ക് വിസെക്ക് ഭാവനയില്‍ കണ്ട ഘടകം  യഥാര്‍ഥത്തില്‍ നിലനില്ക്കാനിടയുണ്ടെന്ന  ആശയം അവതരിപ്പിച്ചത് ഇവരാണ്.ക്രമമില്ലാത്ത ക്വാണ്ടം വ്യൂഹത്തിലെ പല ആറ്റങ്ങളുടെ പരസ്പര സ്വാധീനത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തിലാണ് ഇതു സാധ്യമാകുന്നത്. സന്തുലിതമാകുന്നതില്‍നിന്നും വ്യൂഹങ്ങളെ മാറ്റി നിര്‍ത്തിയാല്‍ സമയക്രിസ്റ്റലുകള്‍ രൂപം കൊള്ളും. സന്തുലിതമായ വ്യൂഹത്തിന് സമയക്രിസ്റ്റലാകാന്‍ കഴിയില്ല.പരീക്ഷണശാലയില്‍ ഇത്തരം സവിശേഷ ദ്രവ്യാവസ്ഥകള്‍ സൃഷ്ടിക്കാനാകും. ഭാവിയില്‍ വ്യാവസയികാടിസ്ഥാനത്തിലും ഇതു നിര്‍മ്മിക്കാനാകും. സങ്കീര്‍ണമായ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ സൈദ്ധന്തികമായി നിലനിന്ന ദ്രവ്യാവസ്ഥ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ വിജയം കൈവരിച്ചിരിക്കുന്നു. 

മെരിലാന്‍ഡ് സര്‍വകലശാലയിലെ ഗവേഷകര്‍ യിറ്റര്‍ബിയം മൂലകത്തിന്റെ ചാര്‍ജ്ജ് ചെയ്യപ്പെട്ട ആറ്റങ്ങള്‍, അതായത് അയോണുകള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഒരു സമയ ക്രിസ്റ്റല്‍ സൃഷ്ടിച്ചു. വൈദ്യുത മണ്ഡലം ചെലുത്തിയതില്‍ നിന്നും കുറച്ച് അയോണുകളെ പതിയെ ഉയര്‍ത്തി അതേപടി നിലനിര്‍ത്തുന്നതില്‍ ആദ്യം വിജയിച്ചു. തുടര്‍ന്ന് ഇവയില്‍ ലേസര്‍ സ്പന്ദം നിശ്ചിത ഇടവേളകളില്‍ ചെലുത്തി അവയെ ചലിപ്പിച്ചു.എന്നാല്‍ ലേസര്‍ സ്പന്ദങ്ങളുടെ അളവിന്റെ പകുതി തവണ മാത്രമാണ് അയോണുകളില്‍ ചലനം രേഖപ്പെടുത്തിയത്.ഒരു പിയാനോ കട്ടയില്‍ രണ്ടുതവണ അമര്‍ത്തിയല്‍ മാത്രം ശബ്ദം പുറപ്പെടുന്നതുപോലെ.വിചിത്രമായ ഈ ക്വാണ്ടം സ്വഭാവം സമയക്രിസ്റ്റലിന്റേതെന്ന് അവര്‍ തീര്‍ച്ചപ്പെടുത്തി.ഹാര്‍വാര്‍ഡില്‍ നടന്ന മറ്റൊരു പരീക്ഷണത്തില്‍ കൃത്രിമ വജ്രം ഉപയോഗിച്ചും ഈ നേട്ടം കൈവരിച്ചു.

സവിശേഷതകള്‍ 

 വജ്രം ക്വാര്‍ട്‌സ്, ഐസ് എന്നിവയില്‍ ത്രിമാന മാതൃകകള്‍ സ്വാമേധയാ ക്രമമായി നിലകൊള്ളുന്നു. ഉപ്പുപരലിലെ സോഡിയം, ക്ലോറിന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ നിശ്ചിത ഇടവേളകളില്‍ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ സമയ ക്രിസ്റ്റലുകളില്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ സ്ഥലത്തു മാത്രമല്ല സമയത്തിലും അതേപടി തുടരുന്നു. അവയ്ക്കു ചലനമുണ്ടെങ്കിലും മാറ്റമുണ്ടാകുന്നില്ല. ഊര്‍ജ്ജം അതില്‍ അതേപടി തുടരുന്നു. ഈ അവസ്ഥയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞരെ അത്ഭുതപരതന്ത്രരാക്കുന്നത്. ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ ഒരു നിശ്ചിത തോതില്‍ ചലിക്കുന്നു. സമയക്രിസ്റ്റലില്‍ എല്ലാ ഘടകങ്ങളും ഒരേ ആവൃത്തിയില്‍ ചലിക്കുന്നു. പുറമേനിന്നുള്ള ഒരു ഇടപെടലും കൂടാതെ തന്നെ ഇപ്രകാരം തുടരുകയും ചെയ്യുന്നു. ആറ്റങ്ങളും തന്മാത്രകളും താഴ്ന്ന ഊര്‍ജ്ജനിലവാരത്തിലെത്തി ഖരം, ദ്രാവകം വാതകം എന്നീ അവസ്ഥകള്‍ രൂപപ്പെടുന്നു.എല്ലാ വ്യൂഹങ്ങളും സമയം കടക്കുമ്പോള്‍ ക്രമമായി താഴ്ന്ന ഊര്‍ജ്ജനിലവാരത്തിലെത്തി സന്തുലനത്തിലാകും. സമയക്രിസ്റ്റലാകട്ടെ അപ്രകാരം തന്നെ നിലനില്ക്കുന്നു. താപഗതികത്തിലെ രണ്ടാംനിയമത്തിന്റെ താത്കാലികമായ ലംഘനമാണിത്. ഭൗതികശാസ്ത്രം കൂടുതല്‍ താത്പര്യകരമായി വരുന്നതിന്റെ സൂചനയാണിത്. 

ഏറ്റവും താഴ്ന്ന ഊര്‍ജ്ജനിലവാരങ്ങളില്‍ ക്വാണ്ടം നിയമങ്ങള്‍ പ്രാവര്‍ത്തികമാകുന്നു. ഒരു ക്വാണ്ടം വ്യൂഹത്തിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ തമ്മില്‍ തുടര്‍ച്ചയായി സ്വാധീനിക്കുന്നു അതിനാല്‍ അതൊരിക്കലും സന്തുലനാവസ്ഥയില്‍ എത്തിച്ചേരുന്നില്ല.മെനി ബോഡി ലോക്കലൈസേഷന്‍ എന്ന പ്രതിഭാസമാണിത്. സമയ ക്രിസ്റ്റലുകളില്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ക്രമമായി സ്ഥലത്തു മാത്രമല്ല കാലത്തിലും സ്വമേധയാ ക്രമീകരിച്ചിരിക്കുന്നു. ക്രിസ്റ്റലുകളില്‍ എല്ലായിടത്തും ഒരേ ഘടന കാണുന്നതുപോലെ ഇവയുടെ ഘടന സമയത്തിലും അപ്രകാരം തന്നെ തുടരുന്നു. സാധാരണ ക്രിസ്റ്റലുകളിലെ ആറ്റങ്ങള്‍ ഒരു നിശ്ചിത തോതില്‍ ചലിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ ഐസിന്റെ  സമയക്രിസ്റ്റല്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ സാധിച്ചാല്‍ അതിലെ എല്ലാ ജല തന്മാത്രകളും ഒരേ ആവൃത്തിയില്‍ കമ്പനം ചെയ്യുന്നതായി കാണും. ബാഹ്യമായ ഒരു പ്രേരണയും കൂടാതെ തന്മത്രകള്‍ ഈ പ്രവൃത്തി തുടരും.ദ്രവത്തില്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ തുടര്‍ച്ചയായി ചലിക്കുന്നു. സമയക്രിസ്റ്റലുകളില്‍ ഇതു ഘട്ടം ഘട്ടമായാണ് ദൃശ്യമാകുന്നത്. ഒരിക്കലും സന്തുലിതമാകാത്ത വ്യൂഹങ്ങള്‍ നിലനില്ക്കാന്‍ സാധ്യതയുണ്ടെന്ന് ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തിലെ സങ്കേതങ്ങളിലൂടെ അനുമാനിക്കാനാകും. ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറുകളില്‍ വിവരം നഷ്ടപെടാതിരിക്കാന്‍ പുതിയ സങ്കേതം സഹായിക്കും. സാങ്കേതികമായ പുരോഗതിക്ക് ഇത്തരം കണ്ടെത്തലുകള്‍  പുതിയ മാനം നല്കുകയും ചെയ്യും.  ലോകത്തിലെ വിവരങ്ങള്‍ ഒരിക്കലും നഷ്ടപ്പെടാതെ സൂക്ഷിക്കാനും നൂറ്റാണ്ടുകള്‍ എടുത്തുള്ള നക്ഷത്രാന്തരയാത്രകളില്‍ വിവരം നഷ്ടപ്പെടാതിരിക്കാനും  ഈ സങ്കേതം സഹായകമാകും.
 

സമകാലിക മലയാളം ഇപ്പോള്‍ വാട്‌സ്ആപ്പിലും ലഭ്യമാണ്. ഏറ്റവും പുതിയ വാര്‍ത്തകള്‍ക്കായി ക്ലിക്ക് ചെയ്യൂ

Related Stories

No stories found.
logo
Samakalika Malayalam
www.samakalikamalayalam.com