ಝೀಮಾನ್ ಎಳೆಯ ಪ್ರೊಫೆಸರ್

ಝೀಮಾನ್ ಪೀಟರ್

೧೯೦೨ರಲ್ಲಿ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನ ವಿಭಾಗದ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ಪಡೆದ ಪೀಟರ್ ಝೀಮಾನ್, ಹಾಲೆಂಡಿನ ದ್ವೀಪ ಸಮೂಹಗಳಲ್ಲಿ ಒಂದಾದ ಝೀಲ್ಯಾಂಡಿನ ಝೊನ್ನೆಮೆಯರ್ ಎಂಬ ಪಟ್ಟಣದಲ್ಲಿ ೧೮೬೫ ಮೇ ೨೫ರಂದು ಜನಿಸಿದರು. ಝೀಮಾನ್ ಅವರದು ಎಂಥ ಪ್ರತಿಭೆ ಎಂದರೆ, ಹನ್ನೆರಡು ವರ್ಷದ ಬಾಲಕ ಝೀಮಾನ್, ಅರೋರಾವನ್ನು (ಧ್ರುವ ಪ್ರಭೆ) ಹಲವು ದಿನಗಳ ಕಾಲ ವೀಕ್ಷಿಸಿ ಬರೆದ ಲೇಖನ ಪ್ರಕಟವಾದದ್ದು Nature ಪತ್ರಿಕೆಯಲ್ಲಿ. ಇದೊಂದು ಪ್ರತಿಷ್ಠಿತ ಸಂಶೋಧನ ಪತ್ರಿಕೆ. ಲೇಖನದೋಂದಿಗೆ ಸಂಪಾದಕರು  ಟಿಪ್ಪಣಿ ಸೇರಿಸಿದರು ‘ಪ್ರೊ.ಝೀಮಾನ್ ತಮ್ಮ ಝೊನ್ನೆಮೆಯರ್ ವೀಕ್ಷಣಾ ಕೇಂದ್ರದಲ್ಲಿ ಅರೋರಾವನ್ನು ಅತ್ಯಂತ ಕಾಳಜಿಯಿಂದ ವೀಕ್ಷಿಸಿ ಬರೆದ ಲೇಖನವಿದು!’

ಭೌತವಿಜ್ಞಾನದಲ್ಲಿ ಉನ್ನತ ಅಧ್ಯಯನಕ್ಕೆಂದು ಲೀಡೆನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯವನ್ನು  ಝೀಮಾನ್ ಸೇರಿದ ಸಂದರ್ಭ. ಲೊರೆಂಟ್ಝ್, ಕ್ಯಾಮರ್ಲಿಂಗ್ ಒನ್ನೆಸ್ (೧೯೧೩ರ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಸಸ್ತಿ ವಿಜೇತ) ವಾಂಡರ್‌ವಾಲ್ಸ್ ಮೊದಲಾದ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಧ್ಯಾಪಕರಾಗಿದ್ದರು. ಇಂಥ ಶ್ರೇಷ್ಠ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳ ಗರಡಿಯಲ್ಲಿ ಪಳಗಿದ ಝೀಮಾನ್, ಬೆಳಕಿನ ಮೇಲೆ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರ ಬೀರಬಹುದಾದ ಪರಿಣಾಮದ ಬಗ್ಗೆ ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗಿ ಪ್ರಯೋಗ ಪ್ರಾರಂಭಿಸಿದರು (೧೮೯೫).

ಹಾಗೆ ನೋಡಿದರೆ ಝೀಮಾನ್ ಮಾಡಿದ್ದು ಅಂಥ ಹೊಸ ಪ್ರಯೋಗವೇನೂ ಆಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಇದಕ್ಕೆ  ಸಂವಾದಿಯಾದ ಪ್ರಯೋಗವನ್ನು ಸುಮಾರು ಐವತ್ತು ವರ್ಷಗಳಷ್ಟು ಹಿಂದೆಯೇ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಮೈಕೆಲ್ ಫ್ಯಾರಡೆ (೧೭೯೧-೧೮೬೭) ಮಾಡಿದ್ದ. ಆದರೆ ಅದರಲ್ಲಿ ಆತ  ಸಫಲನಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಇದು ಫ್ಯಾರಡೆಯ ತಪ್ಪಲ್ಲ. ಆ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಉತ್ತಮ ರೋಹಿತ ದರ್ಶಕಗಳು ಮತ್ತು ಸುಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ರೋಹಿತವನ್ನು ಪಡೆಯಲು ಪಟ್ಟಕದ ಬದಲಿಗೆ ಗ್ರೇಟಿಂಗ್ ಎನ್ನುವ ಉಪಕರಣ ಲಭ್ಯವಿರಲಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಇಂದು ಝೀಮಾನ್ ಬಳಿ ಇಂಥ ಎಲ್ಲ ಸವಲತ್ತುಗಳೆಲ್ಲವೂ ಇದ್ದುವು. ಅದಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿಗೆ ಪ್ರಯೋಗದ ಬಗ್ಗೆ ಒಳನೋಟ ಇತ್ತು.
ಪ್ರಬಲವಾದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತದ ಉತ್ತರ ಮತ್ತು ದಕ್ಷಿಣ ಧ್ರುವಗಳ ನಡುವೆ ಸೋಡಿಯಮ್ ಅನಿಲ ನಳಿಗೆಯನ್ನು ಇರಿಸಿ, ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಾದ ಬೆಳಕಿನ ಕಿರಣವನ್ನು  ರೋಹಿತ ದರ್ಶಕದ ಮೂಲಕ ವೀಕ್ಷಿಸಿದಾಗ ಝೀಮಾನ್ ಅವರಿಗೆ ಅಚ್ಚರಿ. ಮೂಲ ರೋಹಿತರೇಖೆಯ ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ರೇಖೆಗಳು ಅನಾವರಣಗೊಂಡುವು.

ಈ ಬಗ್ಗೆ ತಮ್ಮ ನೊಬೆಲ್ ಉಪನ್ಯಾಸದಲ್ಲಿಯೇ ಝೀಮಾನ್ ಹೇಳಿದ್ದಾರೆ “ಇದೀಗ ನೀವು ಲೀಡೆನ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ನನ್ನ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಲ್ಲಿದ್ದೀರೆಂದು ಭಾವಿಸಿಕೊಳ್ಳಿ. ಅಗಸ್ಟ್ ೧೮೯೬. ಶಕ್ತಿಶಾಲಿಯಾದ ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತ ಧ್ರುವಗಳ ನಡುವೆ ಸೋಡಿಯಂ ಅನಿಲ ನಳಿಗೆಯನ್ನು ಇರಿಸಿದೆ. ಸೋಡಿಯಮ್ ರೋಹಿತದ ಮೂಲ ರೇಖೆಯ ಇಕ್ಕೆಲೆಗಳಲ್ಲಿ ಹೊಸ ರೇಖೆಗಳು ಗೋಚರಿಸಿದುವು. .. ನಿಸರ್ಗ ನನ್ನ ಗುರುಗಳೂ, ಆತ್ಮೀಯರೂ ಆದ ಪ್ರೊಫೆಸರ್.ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಸೇರಿದಂತೆ ನಮಗೆಲ್ಲರಿಗೆ ಅಚ್ಚರಿ ತಂದಿದೆ! ವಿದ್ಯುತ್ಕಾಂತ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ರೋಹಿತ ರೇಖೆ ಇಬ್ಬಾಗವಾಗುವ ವಿದ್ಯಮಾನ ಆಷ್ಟೇನೂ ಸರಳವಲ್ಲವೆಂದು ಬಹು ಬೇಗನೆ ನಮಗೆ ಮನವರಿಕೆಯಾಯಿತು”

ಇನ್ನಷ್ಟು ಅಧ್ಯಯನದಿಂದ ಬೆಳಕಿನ ಆಕರದ ಮೇಲೆ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಪ್ರಭಾವದಿಂದಾಗಿ ಈ ಹೊಸ ರೇಖೆಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆಂದು ಝೀಮಾನ್  ಅವರಿಗೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಯಿತು. ಆಕರದ ಮೂಲದ್ರವ್ಯವಾದ ಪರಮಾಣುಗಳ ಮೇಲೆ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ಬೀರುವ ಈ ವಿದ್ಯಮಾನ ಝೀಮನ್ ಪರಿಣಾಮವೆಂದೇ ಸುಪ್ರಸಿಧ್ಧವಾಯಿತು.

ಝೀಮಾನ್ ಪರಿಣಾಮಕ್ಕೆ ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಸೈಧ್ಧಾಂತಿಕ ವಿವರಣೆ ನೀಡಿದರು. ಸೋಡಿಯಮ್ ಅನಿಲದಲ್ಲಿ ಯದ್ವಾತದ್ವ ಚಲಿಸುತ್ತಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳು ಬಾಹ್ಯ ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದೊಂದಿಗೆ ವರ್ತಿಸಿ ಅಲ್ಲಿಂದ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹೀರುವ ಅಥವಾ ಅಲ್ಲಿಗೆ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ವಿಕಿರಿಸುವ ಕಾರಣದಿಂದ ಈ ಹೊಸ ರೋಹಿತ ರೇಖೆಗಳು ಸೃಷ್ಟಿಯಾಗುತ್ತವೆಂದು ಅವರು  ವಿವರಿಸಿದರು. ಇಷ್ಟು ಮಾತ್ರವಲ್ಲ, ಝೀಮಾನ್ ಪರಿಣಾಮದ ಮೂಲಕ ಇರಬಹುದಾದ ವಿದ್ಯುತ್ ಕಣಗಳ ದ್ರವ್ಯರಾಶಿಯನ್ನು ಕೂಡ ಅವರು ನಿಗಮಿಸಿದರು. ಆದರೆ ಕಣವು ಧನಾವಿಷ್ಟವೇ? ಅಥವಾ ಋಣಾವಿಷ್ಟವೇ? ಪ್ರಯೋಗ ಫಲಿತಾಂಶಗಳ ಆಧಾರದಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾಣುಗಳು ಋಣಾವಿಷ್ಟ ಕಣಗಳೆಂದು ಝೀಮಾನ್ ಘೋಷಿಸಿದರು.

ಇಲ್ಲಿ ನಾವು ಗಮನಿಸಬೇಕಾದದ್ದು – 1896ರ ಹೊತ್ತಿಗೆ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ರಂಗಸ್ಥಳ ಸಜ್ಜಾಗಿದ್ದರೂ ಅದರ ಆವಿಷ್ಕಾರವಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಪರಮಾಣು ಎಂಬ ಕಲ್ಪನೆ ಇದ್ದರೂ, ಅದರ ರಚನೆ ತಿಳಿದಿರಲಿಲ್ಲ. ಝೀಮಾನ್ ಪರಿಣಾಮ ಇವೆರಡರ ಬಗ್ಗೆ ಸಾಕಷ್ಟು ಒಳನೋಟ ಒದಗಿಸಿತು. ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಅವರ ಅಭಿಜಾತ ವಿವರಣೆ (classical explanation) ಝೀಮಾನ್ ಪರಿಣಾಮದ  ಎಲ್ಲ ಮಗ್ಗುಲುಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಶಕ್ತವಾಗಲಿಲ್ಲ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕಾಂತಕ್ಷೇತ್ರದ ತೀವ್ರತೆ ಕಡಿಮೆಯಾದಾಗ ಮೂಲ ರೋಹಿತ ರೇಖೆಯೊಂದಿಗೆ ನಾಲ್ಕೈದು ಹೊಸ ರೇಖೆಗಳು ಗೋಚರಿಸುವುದು, ಈ ರೇಖೆಗಳ ಉಜ್ವತೆಯಲ್ಲಿ ವ್ಯತ್ಯಾಸ ಇರುವುದು, ಇತ್ಯಾದಿ. ಈ ಎಲ್ಲ ಅಂಶಗಳನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಧ್ಧಾಂತ (Quantum Theory) ಅಗತ್ಯವಾಗುತ್ತದೆ. ಅದು ರೂಪಿತವಾದದ್ದು ಮೂವತ್ತು ವರ್ಷಗಳ ಬಳಿಕ.  ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಧ್ಧಾಂತ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುವಲ್ಲಿ ಝೀಮಾನ್ ಪರಿಣಾಮ ಮಹತ್ತರ ಪಾತ್ರ ವಹಿಸಿದೆ.  ಈ ಕಾರಣದಿಂದಲೇ ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಮತ್ತು ಝೀಮಾನ್ ೧೯೦೨ರ ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿಯ ಗೌರವವಕ್ಕೆ ಪಾತ್ರರಾದರು.
ಫ್ರಾನ್ಸಿನ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿ ಪ್ವಾನ್‌ಕ್ವಾರೆ, ೧೯೧೧ರಲ್ಲಿ ಆಸ್ಟ್ರಿಯಾದ ಬ್ರುಸೆಲ್ಸ್‌ನಲ್ಲಿ ನಡೆದ ಅಂತಾರಾಷ್ತ್ರೀಯ ವಿಚಾರ ಸಂಕಿರಣದ ಸಂದರ್ಭವನ್ನು ಹೀಗೆ ಸ್ಮರಿಸಿದ್ದಾರೆ “ಅಲ್ಲಿ ಪ್ರತಿ ಕ್ಷಣವೂ ಸಾಪೇಕ್ಷತಾ ಸಿಧ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ನೆಲೆಗಟ್ಟು ಹಾಕಿಕೊಟ್ಟ ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಬಲವಿಜ್ಞಾನದ ಬಗ್ಗೆ ಆಳ ಚರ್ಚೆ ನಡೆಯುತ್ತಿತ್ತು. ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಸಿಧ್ಧಾಂತಕ್ಕೆ ಇನ್ನೂ ಐದು ವರ್ಷಗಳಾಗಿರಲಿಲ್ಲ. ಆದರೆ ಅದು ಅತ್ಯಂತ ಹೆಚ್ಚಿನ ಮನ್ನಣೆ ಮತ್ತು ಗೌರವಕ್ಕೆ ಪಾತ್ರವಾಗಿತ್ತು.”

ನೊಬೆಲ್ ಪ್ರಶಸ್ತಿ ವಿಜೇತ (೧೯೨೮), ಬ್ರಿಟಿಷ್ ಭೌತವಿದ ರಿಚರ್ಡ್ಸನ್ (೧೮೭೯-೧೯೫೯) ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಬಗ್ಗೆ ಪ್ರಶಂಸಿಸಿದ್ದಾರೆ :  “ಲೊರೆಂಟ್ಝ್ ಬೌಧ್ಧಿಕ ಪಾರಮ್ಯದ ಪ್ರತೀಕ. ತನ್ನ ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಪೂರ್ಣ ತಲ್ಲೀನನಾದರೂ, ವಿಶ್ವದ ಯಾವುದೇ ಇತರ ವಿದ್ಯಮಾನವನ್ನು ಕ್ಷಣ ಮಾತ್ರದಲ್ಲಿ ಅರ್ಥೈಸಿಕೊಳ್ಳಬಲ್ಲ ಪ್ರತ್ಯುತ್ಪನ್ನಮತಿ. ಅವರ ಸುಂದರ ಮತ್ತು ಸುಸ್ಪಷ್ಟ ಬರವಣಿಗೆ ಶ್ರೇಷ್ಠ ಬೌಧ್ಧಿಕ ಮನೋಧರ್ಮಕ್ಕೆ ಕೈಗನ್ನಡಿ. ಸಂವಾದಗಳಲ್ಲಿ ಚತುರಾತಿ ಚತುರ. ಸಂಕೀರ್ಣ ವಿಷಯಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಅದ್ಬುತ ಕಾಣ್ಕೆ ನೀಡಬಲ್ಲವರಾಗಿದ್ದರು. ಈ ಕಾಣ್ಕೆಗಳೇ ನಮಗೆ ಊಹಿಸಲೂ ಆಗದಂತೆ ಭೌತ ವಿಜ್ಞಾನಕ್ಕೆ ನೂತನ ಹೊಳವುಗಳನ್ನು ತೋರುತ್ತಿದ್ದುವು”