ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ: ಇದು ಬರೀ ಬೆಳಕಲ್ಲೋ ಅಣ್ಣಾ!

( ಸಂಪುಟ 9, ಸಂಚಿಕೆ 5, 1 ಫೆಬ್ರವರಿ 2015 )
ಜ್ಞಾನ-ವಿಜ್ಞಾನ – ಜಯ

   ಫೆಬ್ರುವರಿ 28 ರಂದು ದೇಶದಾದ್ಯಂತ ವಿಜ್ಞಾನದ ದಿನವನ್ನಾಗಿ ಆಚರಿಸುತ್ತೇವೆ. ಅಂದು ಡಾ: ಸರ್. ಸಿ.ವಿ. ರಾಮನ್ ರವರು ‘ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ’ ಎಂಬ ಪ್ರಕ್ರಿಯೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಿ ತೋರಿಸಿದ ದಿನ.

ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮದ ಮಹತ್ವ :

   ಇಂದು `ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ’ ದ್ರವ್ಯದ ಅಣುರಚನೆಯನ್ನು ನಿರ್ಧರಿಸುವಲ್ಲಿ ಮಹತ್ತರ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸುತ್ತಿದೆ. ಮೈಕ್ರೋವೇವ್, ಲೇಸರ್, ಇನ್ಫ್ರಾರೆಡ್, ಅಲ್ಟ್ರಾ ವಯೋಲೆಟ್, ಮತ್ತು ಕ್ಷ-ಕಿರಣ ರಾಮನ್ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿ ಇಂದು ಮುಂಚೂಣಿಯಲ್ಲಿರುವ ಸಂಶೋಧನಾ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳು. ಭೌತ, ಜೀವ, ರಸಾಯನ ಮತ್ತು ಖಗೋಳ ವಿಜ್ಞಾನ ಹಾಗೂ ನ್ಯಾನೋ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನದ ಹಲವು ವಿಭಾಗಗಳಲ್ಲಿ ಇದರ ಪರಿಣಾಮವಿದೆ.

   ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ ಕುರಿತು ಆಲ್ಬರ್ಟ್ ಐನ್ಸ್ಟೀನ್ ಸರಳವಾಗಿ ಈ ರೀತಿ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ: “ವಸ್ತುವಿನಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆಯಿಂದ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಾಗುವ ಬದಲಾವಣೆಯನ್ನು ಗುರುತಿಸಿದವರಲ್ಲಿ ರಾಮನ್ ಮೊದಲಿಗರು. ನನಗಿನ್ನೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿ ನೆನಪಿದೆ – ಬರ್ಲಿನ್ನಿನ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ ಗೋಷ್ಟಿಯಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಿದ ನಮ್ಮೆಲ್ಲರ ಮೇಲೆ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರ ಗಾಢ ಪರಿಣಾಮ ಬೀರಿತ್ತು”.

   ಇಂದಿನ ದುರಂತವೆಂದರೆ, ‘ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ’ ವನ್ನು ಈ ದೇಶದಲ್ಲಿಯೇ ಆವಿಷ್ಕರಿಸಿದ್ದರೂ ಕೂಡ, ಈ ಪರಿಣಾಮದ ಆಧಾರದಲ್ಲಿ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಲೇಸರ್ ಉಪಕರಣಗಳನ್ನು ತಯಾರಿಸಲಾಗದೇ ಇಂದಿಗೂ ಆಮದು ಮಾಡಿಕೊಳ್ಳುತ್ತಿದ್ದೇವೆ.

ಸ್ವಾವಲಂಬಿ ಸಂಶೋಧನಾಲಯಗಳ ಸ್ಥಾಪನೆ :

   ಬಂಗಾಳದಲ್ಲಿ ರಾಜ್ಯ ವಿಭಜನೆ ವಿರುದ್ದ ಮತ್ತು ಸ್ವಾತಂತ್ರ್ಯಕ್ಕಾಗಿ ಹೋರಾಟಗಳು ತೀವ್ರಗೊಂಡಿದ್ದ ಕಾಲವದು. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪ್ರತಿಷ್ಟಿತ ವಿಜ್ಞಾನ ಸಂಸ್ಥೆಗಳಲ್ಲಿ ಭಾರತೀಯರೇ ಹುದ್ದೆ ಅಲಂಕರಿಸಬೇಕೆಂದು ಕೋಲ್ಕತ್ತಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ಆಡಳಿತ ಮಂಡಳಿ ತೀರ್ಮಾನಿಸಿತ್ತು. ಇದರಿಂದಾಗಿ ಪ್ರತಿಭಾನ್ವಿತ ರಾಮನ್ರವರು ತಾವು ಕೆಲಸ ಮಾಡುತ್ತಿದ್ದ ಐಸಿಎಸ್ ಹುದ್ದೆಗೆ ರಾಜೀನಾಮೆ ನೀಡಿ ಪ್ರೊಫೆಸರ್ ಹುದ್ದೆಗೆ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯ ಸೇರಿದರು.

   1921 ರಲ್ಲಿ ಇಂಗ್ಲೆಂಡಿನಲ್ಲಿ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸಮ್ಮೇಳನದಲ್ಲಿ ಭಾಗವಹಿಸಿ ಹಡಗಿನಲ್ಲಿ ಭಾರತಕ್ಕೆ ರಾಮನ್ ಪ್ರಯಾಣಿಸುತ್ತಿದ್ದರು. ಆಗವರು ಕೋಲ್ಕತ್ತಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ಅಧ್ಯಾಪಕರಾಗಿದ್ದರು. ಅಷ್ಟರಲ್ಲಾಗಲೇ ಅವರು ದೃಗ್ವಿಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಧ್ವನಿ ವಿಜ್ಞಾನಗಳ ಅಧ್ಯಯನದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿರುವ ಸಂಶೋಧನೆ ಕುರಿತು ಇಂಗ್ಲೆಂಡ್ನ ಜೆ.ಜೆ. ಥಾಮ್ಸನ್ ಮತ್ತು ಲಾರ್ಡ್ ರುದರ್ಫರ್ಡ್ ರಂಥಹ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಗಮನ ಸೆಳೆದಿದ್ದರು.

   ಹಡಗಿನ ಪಯಣದಲ್ಲಿ ಸಾಗರದ ಶುಭ್ರ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಕಂಡು ವಿಸ್ಮಯಗೊಂಡರು. ಆಗಸದ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣವೇನೆಂದು ಲಾರ್ಡ್ ರಾಲೆ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಅದಾಗಲೇ ವಿವರಣೆ ನೀಡಿ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಪಡೆದುಕೊಂಡಿದ್ದ. ವಾಯುಮಂಡಲದಲ್ಲಿರುವ ಧೂಳಿನ ಕಣಗಳು ಮತ್ತು ವಿವಿಧ ಅನಿಲಗಳು ಬೆಳಕನ್ನು ಚದುರಿಸುವುದರಿಂದ ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿರುವ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣ ಹೆಚ್ಚು ಚದುರುತ್ತದೆ, ಹಾಗಾಗಿ ಬಾನಿನ ಬಣ್ಣ ನೀಲಿ ಎಂದು ವಿವರಿಸಿದ್ದ. ಆದರೆ ಸಮುದ್ರದ ಬಣ್ಣಕ್ಕೆ ಕಾರಣ ಕೊಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ.

   ರಾಮನ್ ಕಣ್ಣ ಮುಂದೆ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣ ಹೊದ್ದ ನೀರು ಕಂಗೊಳಿಸುತ್ತಿತ್ತು. ಮೈ ಮನವೆಲ್ಲ ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆಯ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಲೀನವಾಗಿತ್ತು. ನೀರಿನ ಅಣುಗಳು ಬೆಳಕಿನಲ್ಲಿರುವ ನೀಲಿ ಬಣ್ಣವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಪ್ರಮಾಣದಲ್ಲಿ ಚದುರಿಸುವುದೇ ಈ ನೀಲಿಗೆ ಕಾರಣವೆಂದು ಆಲೋಚಿಸತೊಡಗಿದರು. ಸಮುದ್ರದ ನೀರನ್ನು ಅಲ್ಲಿಯೇ ಪಾತ್ರೆಗಳಲ್ಲಿ ಸಂಗ್ರಹಿಸಿ ರೋಹಿತ ದರ್ಶಕ ಬಳಸಿ ಹಡಗಿನಲ್ಲಿಯೇ ಪ್ರಯೋಗ ಮಾಡತೊಡಗಿದರು. ಹಡಗು ಮುಂಬೈ ಬಂದರು ತಲುಪುವ ಹೊತ್ತಿಗೆ ಅವರ ಪ್ರಯೋಗ ಫಲಿತಾಂಶಗಳು ಸಂಶೋಧನ ಲೇಖನವಾಗಿದ್ದವು. ಶೀಘ್ರದಲ್ಲೇ ಪ್ರಸಿದ್ದ “ನೇಚರ್” ಪತ್ರಿಕೆಯಲ್ಲಿ ಪ್ರಕಟವಾದವು.

ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆ ಕುರಿತು ಸಂಶೋಧನೆ

   ವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಬಹುಮಟ್ಟಿಗೆ ಏಕ ವ್ಯಕ್ತಿಯ ಸಾಹಸಗಾಥೆಗಳಲ್ಲ, ಬದಲಿಗೆ ಹಲವು ದಿಗ್ಗಜರ ಸಾಂಘಿಕ ಪ್ರಯತ್ನ. ರಾಮನ್ ರವರಿಗೆ ಸಹಾಯಕ ಸಂಶೋಧಕರಾಗಿದ್ದ ಕೆ.ಆರ್. ರಾಮನಾಥನ್ರವರು ಇಂದು ‘ರಾಮನ್ ರೇಖೆಗಳು’ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುವುದನ್ನು 1921ರಲ್ಲಿಯೇ ಗುರುತಿಸಿದ್ದರಾದರೂ, ಅವುಗಳು ದ್ರವದಲ್ಲಿನ ಅಶುದ್ದತೆಯಿಂದಾಗಿ ಕಾಣುವ ರೇಖೆಗಳು ಎಂದು ತಪ್ಪು ತಿಳಿಯಲಾಯಿತು. ತದನಂತರ ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಸ್ಪಷ್ಟಪಡಿಸಲು ರಾಮನ್ ತನ್ನ ಶಿಷ್ಯಂದಿರೊಂದಿಗೆ ತೊಡಗಿದರು. ಇವರಲ್ಲಿ ಬಡತನದ ಮಧ್ಯೆಯೂ ಸಂಶೋಧಕನಾಗಿ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತಿದ್ದ ಕೆ.ಎಸ್. ಕೃಷ್ಣನ್ ಬಹು ಪ್ರಮುಖರು. 1927 ರ ಹೊತ್ತಿಗೆ ಅಮೇರಿಕಾದ ಡೆನಿಸ್ ಕಾಂಪ್ಟನ್ ರವರಿಗೆ `ಕಾಂಪ್ಟನ್ ಪರಿಣಾಮ’ದ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕಾಗಿ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಲಭಿಸಿತ್ತು. ಘನ ದ್ರವ್ಯಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ಷ-ಕಿರಣಗಳ ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು ಮತ್ತು ಆ ಮೂಲಕ ಅವುಗಳ ಅಲೆಯುದ್ದ ಹೆಚ್ಚುವ ವಿಶಿಷ್ಟ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕಾಂಪ್ಟನ್ ವಿವರಿಸಿದ್ದರು. ಅಲ್ಲದೆ, ಅಷ್ಟರಲ್ಲಾಗಲೇ ಬೆಳಕು ಯಾವುದೇ ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಚಲಿಸುವಾಗ ಉಂಟಾಗುವ ಪರಿಣಾಮದ ಕುರಿತು ಸೈದ್ದಾಂತಿಕ ಹೊಳಹುಗಳು ದೊರೆತಿದ್ದವು. 1923ರಲ್ಲಿ ಜರ್ಮನಿಯ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಾದ ಸ್ಮೆಕೆಲ್, ಬಾರ್ನ್, ಹೈಸೆನ್ಬರ್ಗ್, ಕ್ರಾಮರ್ ಹಾಗೂ 1927ರಲ್ಲಿ ಡಿರಾಕ್ ಎಂಬ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು, ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣವು ಯಾವುದೇ ಪದಾರ್ಥದ ಮೂಲಕ ಹಾದುಹೋಗುವಾಗ ಚದುರುವಿಕೆಯಿಂದ ಕಿರಣದ ಅಲೆಯುದ್ದದಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗುತ್ತದೆಂದು ಊಹಿಸಿದ್ದರು. ಇದನ್ನು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ನಿರೂಪಿಸಲು ಹಲವು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ತಂಡ ಪೈಪೋಟಿ ನಡೆಸಿತ್ತು.

ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ ಎಂದರೇನು?

   1928ರ ಫೆಬ್ರುವರಿ 28ರಂದು ತಮ್ಮ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಕೃಷ್ಣನ್ ಮೊದಲ ಯಶಸ್ಸು ಕಂಡರು. ದ್ರವ ಮಾಧ್ಯಮದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಅಲೆಗಳನ್ನು ದ್ರವದ ಅಣುಗಳು ಚದುರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕಿನ ರೋಹಿತ ರೇಖೆಯ ಅಲೆಯುದ್ದ ವ್ಯತ್ಯಾಸವಾಗಿ ಹೊಸ ರೇಖೆಗಳು ಪ್ರಕಟವಾಗುವ ಹೊಸ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಅಂದು ಅವರಿಬ್ಬರು ಕಂಡರು.

   ಸೂಕ್ಷ್ಮ ಕಣ (ಕ್ವಾಂಟಂ) ಸಿದ್ದಾಂತ ಬೆಳೆದು ಬರುತ್ತಿದ್ದ ಕಾಲವದು. ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣ ಅಸಂಖ್ಯಾತ ಶಕ್ತಿಯ ಪ್ಯಾಕೆಟ್ ಅಥವಾ ಪೋಟಾನುಗಳ ಪ್ರವಾಹ ಎಂದು ಇದು ಹೇಳುತ್ತದೆ. ಇದನ್ನು ರಾಮನ್ ಬಳಸಿಕೊಂಡು ತನ್ನ ಆವಿಷ್ಕಾರವನ್ನು ವಿವರಿಸಿದರು. ಮಾಧ್ಯಮದ ಮೂಲಕ ಬೆಳಕು ಹಾದು ಹೋಗುವಾಗ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣದಲ್ಲಿರುವ ಪೋಟಾನುಗಳು ಮತ್ತು ಮಾಧ್ಯಮದ ಅಣುಗಳು ಒಂದಕ್ಕೊಂದು ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆಯುತ್ತವೆ. ಇಲ್ಲಿ ಮೂರು ಸಾಧ್ಯತೆಗಳಿವೆ: ಮೊದಲನೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆ, ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದ ಪೋಟಾನು ಅಥವಾ ಅಣುಗಳು ಹಿಗ್ಗುವಂತವಾಗಿದ್ದರೆ, ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದ ನಂತರದಲ್ಲಿ ಅವುಗಳಲ್ಲಿನ ಶಕ್ತಿಯಲ್ಲಿ ಏರುಪೇರು ಆಗಿರುವುದಿಲ್ಲ. ಇಂಥಹ ಹಿಗ್ಗುವ ಸ್ವಭಾವದ ಚದುರುವಿಕೆಯನ್ನು ರಾಲೆ ಚದುರುವಿಕೆ ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಎರಡನೆಯ ಸಾಧ್ಯತೆ, ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದಾಗ ಮಾಧ್ಯಮ ಅಣುಗಳು ಮೂಲ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣದಿಂದ ಸ್ವಲ್ಪಾಂಶ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೀರಿದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಚದುರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಬೆಳಕಿನ ಶಕ್ತಿ ಕಡಿಮೆಯಾಗಿ ಅದರ ಅಲೆಯುದ್ದ ಹೆಚ್ಚುವುದು. ಮತ್ತೊಂದು ಸಾಧ್ಯತೆ, ಸ್ವಯಂ ಅಣುಗಳು ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ನೀಡುವ ಮೂಲಕ ಚದುರಿಸಲ್ಪಟ್ಟ ಕಿರಣದ ಶಕ್ತಿ ಹೆಚ್ಚಿ ಅಲೆಯುದ್ದ ಕಡಿಮೆಯಾಗುವುದು. ಕೊನೆಯ ಇವೆರಡೂ ಸಾಧ್ಯತೆಗಳಲ್ಲಿ, ಅಂದರೆ ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದ ಸ್ವಲ್ಪಾಂಶ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣಗಳಲ್ಲಿನ ಅಲೆಯುದ್ದ ಬದಲಾಗಿ, ಆ ಕಿರಣದ ಬಣ್ಣವೂ ಬದಲಾಗುತ್ತದೆ. ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ ಮೂಲ ರೋಹಿತ ರೇಖೆಯ ಇಕ್ಕೆಲೆಗಳಲ್ಲಿ ನೂತನ ರೇಖೆಗಳು ಪ್ರಕಟವಾಗುತ್ತವೆ. ಅವುಗಳ ಅಲೆಯುದ್ದ, ತೀವ್ರತೆ ಮಾಧ್ಯಮದ ಅಣುಗಳ ರಚನೆಯನ್ನು ಅವಲಂಬಿಸಿದೆ. ಡಿಕ್ಕಿ ಹೊಡೆದು ಚದುರಿದ 10 ಲಕ್ಷ ಬೆಳಕಿನ ಕಣಗಳು ಅಥವಾ ಪೋಟಾನ್ಗಳ ಪೈಕಿ ಕೇವಲ ಒಂದು ಮಾತ್ರವೇ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತವೆ. ಹೀಗೆ ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆಯ ವಿದ್ಯಮಾನಕ್ಕೆ ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮ ಎನ್ನುತ್ತೇವೆ.

ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮದಲ್ಲಿ ಕೃಷ್ಣನ್ ಪಾತ್ರ :

   ರಾಮನ್ ನಿರೀಕ್ಷೆಯಂತೆ 1930ರಲ್ಲಿ ನೊಬೆಲ್ ಒಲಿಯಿತು. ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ವಿಜೇತ ಎಸ್. ಚಂದ್ರಶೇಖರ್ ಹೇಳುವಂತೆ “ನನ್ನ ವೈಯುಕ್ತಿಕ ಅಭಿಪ್ರಾಯವೆಂದರೆ ಇಬ್ಬರು ಶ್ರೇಷ್ಟ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳಾದ ರಾಮನ್ ಮತ್ತು ಕೃಷ್ಣನ್ ನಡುವಿನ ಪರಸ್ಪರ ಸಹಕಾರ ಮತ್ತು ಉತ್ತೇಜನದಿಂದ ರಾಮನ್ ಪರಿಣಾಮದ ಆವಿಷ್ಕಾರವಾಯಿತು”. ರಾಮನ್ ಕೂಡ ಈ ಆವಿಷ್ಕಾರದಲ್ಲಿ ಕೃಷ್ಣನ್ ರವರ ಕೊಡುಗೆಯನ್ನು ಅರ್ಥವತ್ತಾಗಿ ಈ ರೀತಿ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ: “ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯನ್ನು 1921 ರಿಂದ ಕೋಲ್ಕತ್ತಾದಲ್ಲಿ ಬೆಳಕಿನ ಚದುರುವಿಕೆ ಬಗ್ಗೆ ನಡೆಸಿದ ಸಂಶೋಧನೆಗಳ ಬದಲಿಗೆ 1928ರ ಸಂಶೋಧನೆಯನ್ನಷ್ಟೇ ಗಮನಿಸಿ ನೀಡಿದ್ದಾದರೆ, ಕೃಷ್ಣನ್ ಅವರಿಗೂ ಇದು ಅರ್ಹವಾಗಿಯೇ ಸಲ್ಲಬೇಕು”.