Friday, May 29, 2009

ലേസര്‍ പരീക്ഷണം തുടങ്ങുന്നു: ഭൂമിയില്‍ നക്ഷത്രം ജനിക്കുമോ

ചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ ലേസര്‍പരീക്ഷണം അമേരിക്കയില്‍ ആരംഭിക്കുകയാണ്‌. ലക്ഷ്യം-നക്ഷത്രങ്ങളെ ഭൂമിയില്‍ 'സൃഷ്ടിക്കുക', അതുവഴി ഇവിടുത്ത ഊര്‍ജക്ഷാമത്തിന്‌ ശാശ്വത പരിഹാരമുണ്ടാക്കുക.

തീപ്പെട്ടിക്കൊള്ളിയുടെ മൊട്ടില്‍നിന്ന്‌ നക്ഷത്രത്തെ സൃഷ്ടിക്കാനാകുമോ? ചിലപ്പോള്‍ കഴിഞ്ഞേക്കും. അമേരിക്കയില്‍ കാലിഫോര്‍ണിയയിലെ ലിവര്‍മോറില്‍ പ്രവര്‍ത്തനം ആരംഭിക്കുന്ന 'നാഷണല്‍ ഇഗ്നൈറ്റേഷന്‍ ഫെസിലിറ്റി' (NIF) ശ്രമിക്കുന്നത്‌ ഇക്കാര്യം തെളിയിക്കാനാണ്‌. സൂര്യന്‍ ഉള്‍പ്പടെയുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളില്‍ നടക്കുന്ന ഊര്‍ജഉത്‌പാദന പ്രക്രിയയുടെ സൂക്ഷ്‌മരൂപം പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാനും, ഭാവിയില്‍ അതുപയോഗിച്ച്‌ ഭൂമിയിലെ ഊര്‍ജാവശ്യങ്ങള്‍ നിറവേറ്റാന്‍ കഴിയുമോ എന്ന്‌ ആരായാനുമാണ്‌ ശ്രമം. ഭൂമുഖത്തെ ഏറ്റവും ശക്തിയേറിയ യന്ത്രവും ലേസറുമാണ്‌ ഇതിന്‌ ഉപയോഗിക്കുന്നത്‌.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഊജസ്രോതസ്സാണ്‌ അണുസംയോജനം (nuclear fusion). സൂര്യനിലും മറ്റ്‌ നക്ഷത്രങ്ങളിലും നടക്കുന്നത്‌ അതാണ്‌. ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന്‌ ഹീലിയമാകുന്ന പ്രക്രിയ. മലിനീകരണത്തിന്റെ പ്രശ്‌നമേയില്ല. പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഏറ്റവും സുലഭമായ മൂലകം ഹൈഡ്രജനായതിനാല്‍, നിയന്ത്രിതമായ തോതില്‍ ഈ പ്രക്രിയ ഭൂമിയില്‍ സാധ്യമാക്കുകയാണ്‌ മനുഷ്യന്റെ ഊര്‍ജപ്രശ്‌നത്തിനുള്ള ഏറ്റവും നല്ല പ്രതിവിധി. പ്രശ്‌നം പക്ഷേ, ഹൈഡ്രജനല്ല. ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ സംയോജിക്കാന്‍ പാകത്തിലുള്ള സാഹചര്യം ഭൂമിയില്‍ ഒരുക്കിയാലേ ഇവിടെയും അത്‌ സാധ്യമാകൂ എന്നതാണ്‌. എന്താണ്‌ ആ സാഹചര്യം? സൂര്യന്റെ കാര്യമെടുക്കുക. ഭൂമിയെക്കാള്‍ പത്തുലക്ഷം മടങ്ങ്‌ വലിപ്പം, അകക്കാമ്പിലെ താപനില 150 ലക്ഷം ഡിഗ്രി, അതിഭീമമായ മര്‍ദം, ഓരോ സെക്കന്‍ഡിലും 60 കോടി ടണ്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ അണുസംയോജനം വഴി എരിഞ്ഞുതീരുന്നു. അതിന്‌ സമാനമായ സാഹചര്യം ഒരുക്കി ഒരു ചെറുനക്ഷത്രത്തെ ഭൂമിയില്‍ എങ്ങനെയാണ്‌ സൃഷ്ടിക്കും; അതാണ്‌ വെല്ലുവിളി.

ആ വെല്ലുവിളിയാണ്‌ എന്‍.ഐ.എഫ്‌. ഏറ്റെടുത്തിരിക്കുന്നത്‌. മനുഷ്യസാധ്യമല്ലെന്ന്‌ ഒറ്റനോട്ടത്തില്‍ തോന്നിയേക്കാവുന്ന ഈ സാഹചര്യം ഭൂമിയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ അതിശക്തമായ ലേസര്‍ കിരണങ്ങളെയാണ്‌ ഗവേഷകര്‍ കൂട്ടുപിടിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. തീപ്പട്ടിക്കൊളളിയുടെ മൊട്ടിന്റെ അല്ലെങ്കില്‍ പയര്‍മണിയുടെ വലിപ്പമുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനഭാഗത്തേക്ക്‌ 192 ലേസറുകളെ ഒറ്റയടിക്ക്‌ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്യുകയാണ്‌ ചെയ്യുക. സെക്കന്‍ഡിന്റെ 2000 കോടിയിലൊരംശം സമയത്തേക്ക്‌ 500 ലക്ഷംകോടി വാട്ടിന്‌ തുല്യമായ ഊര്‍ജം ഇതുവഴി പ്രയോഗിക്കപ്പെടും (ഇത്രയും വാട്ട്‌ വൈദ്യുതിയെന്നാല്‍, ഭൂമിയില്‍ മുഴുവന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശരാശരി ഊര്‍ജത്തിന്റെ 3000 മടങ്ങ്‌ വരും). ഇത്ര ഭീമമായ ഊര്‍ജം കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നിടത്ത്‌ സൂര്യനുള്ളിലേതിന്‌ സമാനമായ സാഹചര്യം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയും അണുസംയോജനം നടക്കുകയും ചെയ്യുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ. ഭൂമിയിലെ ആ സൂക്ഷ്‌മപരിധിയില്‍ ഒരു നക്ഷത്രം തന്നെയാകും ചെറിയൊരു സമയത്ത്‌ രൂപപ്പെടുക. പ്രാഥമിക പരീക്ഷണമാണ്‌ ഇപ്പോള്‍ ആരംഭിക്കുന്നത്‌. 500 ലക്ഷംകോടി വാട്ട്‌ എന്ന ഊര്‍ജപരിധി ആര്‍ജിക്കാന്‍ ഒരുവര്‍ഷമെടുക്കുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ. പരീക്ഷണം 30 വര്‍ഷം നീളും.

പന്ത്രണ്ട്‌ വര്‍ഷംകൊണ്ട്‌ 350 കോടി ഡോളര്‍ ചെലവിട്ടാണ്‌ എന്‍.ഐ.എഫ്‌. പൂര്‍ത്തിയാക്കിയത്‌. അതിന്റെ നിര്‍മാണത്തില്‍ ഗവേഷകരെക്കൂടാതെ 7000 തൊഴിലാളികളും 3000 കോണ്‍ട്രാക്ടര്‍മാരും പങ്കുചേര്‍ന്നതായി പ്രോജക്ട്‌ ഡയറക്ടര്‍ എഡ്‌ മോസെസ്‌ അറിയിക്കുന്നു. മാറ്റങ്ങളുടെയും പ്രതിസന്ധികളുടെയും പല ഘട്ടങ്ങള്‍ പിന്നിട്ടാണ്‌ ഈ ലേസര്‍യന്ത്രം ഇപ്പോള്‍ പ്രവര്‍ത്തനം ആരംഭിക്കുന്നത്‌. വര്‍ഷങ്ങള്‍ നീണ്ട ആസൂത്രണത്തിന്‌ ശേഷം 1997-ല്‍ നിര്‍മാണം ആരംഭിച്ചെങ്കിലും, ആദ്യരൂപരേഖ അപ്രായോഗികമെന്ന്‌ കണ്ടതിനെ തുടര്‍ന്ന്‌ അത്‌ പിന്‍വലിച്ചു. പദ്ധതിയുടെ ചുമതലക്കാരായ യു.എസ്‌.ഊര്‍ജവകുപ്പ്‌ 2000-ല്‍ രൂപരേഖയും ബജറ്റും പദ്ധതികാലയളവും പുതുക്കി നിശ്ചയിച്ചു. അതിനിടെ, യന്ത്രത്തിന്റെ നിര്‍മാണം നിര്‍ത്തിവെയ്‌ക്കാന്‍ 2005 ജൂലായില്‍ യു.എസ്‌.കോണ്‍ഗ്രസ്സ്‌ വോട്ടുചെയ്യുക പോലുമുണ്ടായി. എന്നിട്ടും ഈ പദ്ധതി യാഥാര്‍ഥ്യമായത്‌, അതിന്‌ അമേരിക്കയുടെ ആണവായുധ ശേഖരത്തിന്റെ പ്രവര്‍ത്തനക്ഷമത പരിശോധിക്കാന്‍ എന്‍.ഐ.എഫിന്‌ കഴിയുമെന്ന സാധ്യത മൂലമാണ്‌.

അത്യപൂര്‍വമായ സാങ്കേതിക സമീപനം വഴിയാണ്‌ നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പിലേതിന്‌ തുല്യമായ സാഹചര്യം പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ഗവേഷകര്‍ ശ്രമിക്കുന്നത്‌. അതിനായുള്ള ലേസര്‍ പുറപ്പെടുന്നത്‌ എന്‍.ഐ.എഫിലെ മാസ്റ്റര്‍ ഓസിലേറ്ററില്‍ നിന്നാണ്‌. ദുര്‍ബലമായ ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ കിരണങ്ങളായി ആരംഭിക്കുന്ന ലേസര്‍, 48 കൈവഴികളായി പിരിയും. അതിനൂതനമായ ആംപ്ലിഫയറുകളുടെ സഹായത്തോടെ അവയുടെ ശക്തി വര്‍ധിക്കുന്നു. വെറും വര്‍ധനയല്ല, 2000 കോടി മടങ്ങ്‌ വര്‍ധന! 48 ലേസര്‍ കൈവഴികളില്‍ ഓരോന്നും നലുവീതമായി വീണ്ടും വേര്‍പിരിയുന്നു. അങ്ങനെ അവയുടെ എണ്ണം 192 ആകും. അവയോരോന്നും വീണ്ടും പ്രധാന ആംപ്ലിഫയറുകള്‍ വഴി ആവര്‍ത്തിച്ച്‌ കടന്നുപോകുകയും 15,000 മടങ്ങ്‌ ശകതിവര്‍ധിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്‌ തരംഗത്തില്‍ തുടങ്ങിയ ലേസര്‍ കിരണങ്ങള്‍ അപ്പോഴേക്കും ആള്‍ട്രാവയലറ്റ്‌ തരംഗദൈര്‍ഘ്യം ആര്‍ജിച്ചിട്ടുണ്ടാകും.

ഇത്തരത്തില്‍ അത്യുന്നത ഊര്‍ജനിലയാര്‍ജിച്ച 192 ലേസറുകളാണ്‌, എന്‍.ഐ.എഫിലെ സവിശേഷ ടാര്‍ജറ്റ്‌ ചേമ്പറിന്റെ കേന്ദ്രഭാഗത്തേക്ക്‌ ഒരേസമയം ഫോക്കസ്‌ ചെയ്യപ്പെടുക. ലേസറുകളുടെ ഫോക്കല്‍പോയന്റിലാണ്‌ ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനം സ്ഥിതിചെയ്യുക. ഹൈഡ്രജന്റെ ഭാരമേറിയ വകഭേദങ്ങളായ ഡ്യുട്ടീരിയം (ആറ്റമികകേന്ദ്രത്തില്‍ ഒരു പ്രോട്ടോണും ഒരു ന്യൂട്രോണും), ട്രിഷിയം (ഒരു പ്രോട്ടോണും രണ്ട്‌ ന്യൂട്രോണും) എന്നീ ഐസോടോപ്പുകളാണ്‌, പയര്‍മണിയുടെ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനഗോളത്തിലുണ്ടാവുക. കേവലപൂജ്യത്തിനടുത്ത്‌ ദ്രവാവസ്ഥയിലാണ്‌ ഇന്ധനം സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്‌. രണ്ട്‌ മില്ലിമീറ്റര്‍ വിസ്‌താരമുള്ള ഇന്ധനഗോളത്തിന്റെ പ്രതലത്തിലേക്ക്‌ ലേസര്‍ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്യുമ്പോള്‍, അതിന്റെ അതിഭീമമായ ശക്തിയില്‍ സെക്കന്‍ഡിന്റെ 500 കോടിയിലൊരംശം സമയത്തേക്ക്‌ ഇന്ധനഗോളം ഉള്ളിലേക്ക്‌ അമര്‍ന്നടിയുകയും ഇന്ധനഗോളത്തിന്റെ വ്യാസം വെറും തലമുടിനാരിനോളമായി ചുരുങ്ങുകയും ചെയ്യും. ഇന്ധനത്തിന്റെ സാന്ദ്രത ലെഡിന്റേതിന്റെ നൂറ്‌ മടങ്ങ്‌ വര്‍ധിക്കും. ഒപ്പം ആ സൂക്ഷ്‌മസ്ഥലത്തെ ഊഷ്‌മാവ്‌ പത്ത്‌കോടി ഡിഗ്രി സെല്‍സിയസ്‌ ആയി ഉയരും.

ഇത്രയും ഉയര്‍ന്ന മര്‍ദവും ഊഷ്‌മാവുമെന്നാല്‍ അത്‌ നക്ഷ്‌ത്രങ്ങള്‍ക്കുള്ളിലെ സാഹചര്യത്തിന്‌ സമാനമാണ്‌. ആ സാഹചര്യത്തില്‍ ഹൈഡ്രജന്‍ ആറ്റങ്ങള്‍ സംയോജിച്ച്‌ ഹീലിയമാവുകയും, ഒപ്പം വന്‍തോതില്‍ ഊര്‍ജം താപത്തിന്റെ രൂപത്തില്‍ പുറത്തുവരികയും ചെയ്യും. ആവശ്യമായ താപം ഉണ്ടായാല്‍, ലേസറിന്റെ സഹായമില്ലാതെ തന്നെ ഇന്ധനം തീരുംവരെ അണുസംയോജനം തുടരും. പരീക്ഷണത്തിലുണ്ടാകുന്ന ഫലം ഇതാണെങ്കില്‍, ഭാവിയിലെ ഊര്‍ജസ്രോതസ്സായി അണുസംയോജനം മാറ്റാന്‍ കഴിയും എന്നതില്‍ ഗവേഷകര്‍ക്ക്‌ സംശയമില്ല.

ഊര്‍ജസാധ്യത മാത്രമല്ല, ജ്യോതിശ്ശാസ്‌ത്രത്തിലെ പല കാര്യങ്ങളും പരീക്ഷണശാലയില്‍ പരിശോധിക്കാനും പുതിയ സംവിധാനം അവസരമൊരുക്കുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ. നക്ഷത്രങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ നടക്കുന്നത്‌ യഥാര്‍ഥത്തില്‍ എന്താണെന്ന്‌ അറിയാനും, സൂപ്പര്‍നോവ വിസ്‌ഫോടനങ്ങള്‍ സംബന്ധിച്ച കാര്യങ്ങള്‍ പരീക്ഷിച്ചറിയാനും, അതുവഴി അറിവിന്റെ ചക്രവാളം ബഹുദൂരം മുന്നോട്ട്‌ നയിക്കാനും എന്‍.ഐ.എഫ്‌. സഹായിക്കുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ. നിരീക്ഷണങ്ങളെ മാത്രം അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള പഠനശാഖ എന്ന നിലയില്‍നിന്ന്‌ പരീക്ഷണങ്ങളെ അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള ഒന്നായി ജ്യോതിശ്ശാസ്‌ത്രം മാറാന്‍ ലേസര്‍ പരീക്ഷണം വഴി തുറന്നേക്കുമെന്ന്‌ സാരം.

പക്ഷേ, ഇതൊക്കെ യാഥാര്‍ഥ്യമാകുമോ എന്ന്‌ സംശയിക്കുന്നവരുണ്ട്‌. പരീക്ഷണം വിജയിക്കുമോ. ഇത്രയും പണവും സമയവും അധ്വാനവും ഫലവാത്താകുമെന്ന്‌ എന്താണ്‌ ഉറപ്പ്‌- അവര്‍ ചോദിക്കുന്നു. സ്വാഭാവികമായും ഇത്ര വലിയ ലക്ഷ്യങ്ങളോടെ ഒരു പദ്ധതിയുമായി മുന്നോട്ടു പോകുമ്പോള്‍, വലിയ റിസ്‌കുകളും ഏറ്റെടുക്കാന്‍ നമ്മള്‍ തയ്യാറായേ മതിയാകൂ എന്ന്‌ എന്‍.ഐ.എഫ്‌. ഡയറക്ടര്‍ എഡ്‌ മോസെസ്‌ ഓര്‍മിപ്പിക്കുന്നു.
(അവലംബം: NIF; On target, finally, The Economist, May 28, 2009; In Hot Pursuit of Fusion (or Folly), by William J.Broad, NewYork Times, May 26, 2009).

9 comments:

JA said...

ചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ ലേസര്‍പരീക്ഷണം അമേരിക്കയില്‍ ആരംഭിക്കുകയാണ്‌. നക്ഷത്രങ്ങളുടെ അകക്കാമ്പിലെ സാഹചര്യം ഭൂമിയില്‍ സൃഷ്ടിക്കുകയാണ്‌ ലക്ഷ്യം. തീപ്പട്ടിക്കൊളളിയുടെ മൊട്ടിന്റെ അല്ലെങ്കില്‍ പയര്‍മണിയുടെ വലിപ്പമുള്ള ഹൈഡ്രജന്‍ ഇന്ധനഭാഗത്തേക്ക്‌ 192 ലേസറുകളെ ഒറ്റയടിക്ക്‌ ഫോക്കസ്‌ ചെയ്‌താണ്‌ ഇത്‌ സാധിക്കുക. സെക്കന്‍ഡിന്റെ 2000 കോടിയിലൊരംശം സമയത്തേക്ക്‌ 500 ലക്ഷംകോടി വാട്ടിന്‌ തുല്യമായ ഊര്‍ജം ഇതുവഴി പ്രയോഗിക്കപ്പെടും (ഇത്രയും വാട്ട്‌ വൈദ്യുതിയെന്നാല്‍, ഭൂമിയില്‍ മുഴുവന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന ശരാശരി ഊര്‍ജത്തിന്റെ 3000 മടങ്ങ്‌ വരും). ഇത്ര ഭീമമായ ഊര്‍ജം കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നിടത്ത്‌ സൂര്യനുള്ളിലേതിന്‌ സമാനമായ സാഹചര്യം സൃഷ്ടിക്കപ്പെടുകയും അണുസംയോജനം നടക്കുകയും ചെയ്യുമെന്നാണ്‌ പ്രതീക്ഷ.

വീ കെ said...

ഏറ്റവും പുതിയ അറിവുകൾ...
വളരെ നന്ദി.

ആർപീയാർ | RPR said...

നന്ദി..

ramaniga said...

very informative
thanks

hAnLLaLaTh said...

..പുതിയ വിവരങ്ങള്‍ പകര്‍ന്നു തരുന്നതിന് ഹൃദയം നിറഞ്ഞ നന്ദി..

രാജി ചന്ദ്രശേഖര്‍ said...

നന്ദി.

തലച്ചോറിനുള്ളിലെ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂതുതല്‍ അറിയണമെന്നുണ്ത്..

..:: അച്ചായന്‍ ::.. said...

മാഷെ ഇത് അവസാനം മറ്റേ ജീവന്‍ ഉണ്ടായ അവസ്ഥ ഉണ്ടാക്കാന്‍ പോയ പോലെ ആവാന്‍ അല്ലെ ചാന്‍സ് ... അത് എത്രായിരം കോടി രൂപ മുടക്കിയതാ .. കണ്ടറിയാം അല്ലെ

biju chandran said...

താങ്ക്സ്!
പതിവ് പോലെ നല്ല പോസ്റ്റ്‌. nuclear fusion മലിനീകരണം ഉണ്ടാക്കില്ല(?) സുര്യനില്‍ നിന്നൊക്കെ മാരക വികിരണങ്ങള്‍ ഉണ്ടാകുന്നില്ലേ?

Ashly A K said...

Thanks a TON !!!