எதைச் சாதித்து 2012 இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசை இருவர் தட்டிச் சென்றனர்?

புவியில் மனித இன வாழ்வின் மேம்பாட்டுக்காக தங்களது அறிவுத் திறமையால் அரிய கண்டுபிடிப்பைத் தந்தமைக்காக இந்தப் பரிசு!! [நோபல் பரிசு மெடலின் மேல் எழுதப் பட்டிருப்பதன் குத்து மதிப்பான தமிழாக்கம்!!  இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசு வென்ற இரு விஞ்ஞானிகளுக்கும் இந்த மெடலுடன் இந்திய மதிப்பில் 6 கோடி ரூபாய் பரிசு இருவருக்கு தலா மூன்று கோடி ரூபாயாக பகிர்ந்தளிக்கப் படும். ]

உங்களுக்கு ஒரு வினோதமான நண்பர் இருக்கிறார்.  அவருக்கு நீங்கள் போன் செய்து "நீங்க இப்போ வீட்டில் இருக்கீங்களா, இல்ல வீட்டுக்கு வெளியே தோட்டத்துல இருக்கீங்களா?" -ன்னு கேட்கிறீர்கள்.  அதற்க்கு அவர், "ரெண்டுலயும்தான்!!" என்கிறார்.  அதெப்படி ஒருத்தர் ஒரே சமயத்தில் இரண்டு இடத்தில் இருக்க முடியும்?  ஆனால் உங்கள் நண்பர் ஒரு போதும் பொய் சொல்வதில்லை, அதேசமயம் அவர் சொல்வது நடைமுறைக்கு சாத்தியமும் இல்லை, எனவே உங்களுக்கு குழப்பம் வருகிறது. ஆகையால், உண்மையில் என்னதான் நடக்கிறது என்று அறிந்துகொள்ளும் ஆவலில், நேரிலேயே போய்ப் பார்த்துவிடலாம் என்று அவர் வீட்டிற்க்குச் செல்கிறீர்கள்.  வீட்டிற்கு வெளியே ஒளிந்திருந்து குறிப்பிட்ட கால இடைவெளியில்  அவ்வப்போது அவரைக் கவனிக்கிறீர்கள்.  நீங்கள் பார்க்கும் போதெல்லாம் ஒன்று அவர் தோட்டத்திலோ, அல்லது வீட்டிற்குள்ளோ தான் இருக்கிறார்.  இரண்டு இடத்திலும் ஓரே சமயத்தில் அவர் இருப்பதாக உங்களால் ஒருபோதும் பார்க்க முடியவில்லை. அடுத்து அவரைச் சந்திக்கலாம் என்று நேராக வீட்டிற்க்கே செல்கிறீர்கள்.  ஒரு அதிசயம், வீட்டிற்கு இரண்டு வாசற்ப்படிகள் உள்ளன.  அந்தச் சமயம் அவர் வீட்டினுள்தான் இருக்கிறார்.  அவரிடம் கேட்கிறீர்கள், "நீங்கள் உள்ளே நுழைய எந்த வாசற்ப்படியைப் பயன்படுத்துகிறீர்கள்?"   அதற்க்கு அவர், "நான் இரண்டிலும் ஒரே சமயத்தில் உள்ளே நுழைகிறேன்!!" என்கிறார்.  அதெப்படி ஒரே சமயத்தில் இரண்டு கதவில் ஒரு ஆள் நுழைய முடியும்?  ஒரே வேலை இரண்டாகப் பிரிந்து ஒரு பகுதி இந்தக் கதவிலும் இன்னொரு பகுதி அந்தக் கதவிலும் நுழைகிறாரோ?  உங்களால் அதை நம்ப முடியவில்லை.  அவர் எந்த கதவு வழியாக நுழைகிறார் என்பதைக் கண்கானிக்க  இரகசியமாக  ஒரு கேமாராவை அவர் வீட்டில் வைத்துவிட்டு வந்துவிடுகிறீர்கள்.   பின்னர் அதை ஓட்டிப் பார்த்தால் அவர் ஏதாவது ஒரு கதவு வழியாகத்தான் உள்ளே நுழைகிறார், ஒரே சமயத்தில் இரண்டிலும் ஒருபோதும் நுழையவில்லை!!

அவர் தனக்கு இருப்பதாக சொல்லும் இந்த அதிசய குணங்களை உங்களால் எதை வைத்தும் கண்டுபிடிக்க முடியவில்லை.  நேராக அவரிடமே போய்,"நீங்கள் சொல்வது எதுவும் நம்பமுடியவில்லை தயவு செய்து என் குழப்பத்தைப் போக்குங்கள்" என்று கேட்டுவிடுகிறீர்கள்.  அதற்க்கு அவர், " நீங்கள் என்னை பார்க்காதவரைக்கும் நான் ஒரே சமயத்தில் இரண்டு இடத்திலும் இருப்பேன். ஆனால், என்னை நீங்கள் பார்த்துவிட்டால், ஏதாவது ஒரு இடத்தில் தான் தோன்றுவேன், உங்களால் இரண்டு இடத்திலும் நான் இருப்பதைப் பார்க்க விடமாட்டேன்.  நான் இரண்டு கதவிலும் நுழைவது நிஜம்தான், ஆனால் என்னை டபாய்க்கலாம் என்று நீங்கள் ஆள் வைத்தோ, கேமாரா வைத்தோ அல்லது வேறெந்த முறையிலுமோ கவனித்தால், நான் அந்த மேஜிக்கை காண்பிக்க மாட்டேன், ஏதாவது ஒரு கதவில் தான் நுழைந்து செல்வேன்!!

மேலே சொன்னது மாதிரி நமக்கு நண்பர்கள் இல்லாமல் போகலாம், ஆனால் குவாண்டம் உலகில் உள்ள நண்பர்கள் எல்லோருமே இப்படித்தான் [நமக்கு] விநோதமாக நடந்து கொள்கிறார்கள்!!  மேலே சொன்னது இரண்டு உதாரணங்கள், அவங்ககிட்ட இன்னும் பற்பல வினோத செயல்பாடுகள் இருக்கின்றன.  அதுசரி அதென்னது குவாண்டம் உலகம்?  இந்த எலக்டிரான்கள், புரோட்டான்கள், அணுக்கள், ஃபோட்டான்கள் [ஒளித் துகள்] என்று நமது கண்ணுக்குத் தெரியாத நுண்ணிய உலகம் உள்ளது அல்லவா, அதுவே குவாண்டம் உலகமாகும்.  அந்த உலகம் நாம் காணும் உலகில் இருந்து வேறுபட்டது, விநோதமானது. அதில் முக்கிய பங்கு வகிப்பது காண்பவராவார் [Observer].  ஒருத்தர் தன்னை காணாதவரை, தன்னுடைய வினோத பண்புகளோடு செயல்படும் குவாண்டம் அன்பர்கள், பார்க்கிறார் என்றவுடன் தங்களிடமுள்ள விசே ஷ, வினோத குணங்களை மறைத்து சாதாரணமாக இருப்பது மாதிரி செயல்பட ஆரம்பித்துவிடுகிறார்கள்.  நூறு வருடங்களாக வெற்றிகரமாக இயங்கி, நமது கணினி, தொலைகாட்சி, அணுசக்தி, மின்சாரம் என எல்லா இடங்களிலும் வெற்றிக் கொடி நாட்டிய குவாண்டம் இயக்கவியலின் மிகப் பெரிய குறை இது என்று கூட சொல்லலாம். "குவாண்டம் அன்பர்களின் இந்த விநோதப் பண்புகளை நாம் பார்க்கும் வண்ணம் செய்யவே முடியாதா? வெறும் கனவிலும் கற்பனையிலும் தான் இவற்றை எண்ணிப் பார்த்துக் கொண்டிருக்க வேண்டுமா?" என்ற கேள்விக்கு, "ஆம், முடியும்" என்று சொல்லி 1990 களில் நிரூபித்த  இரண்டு பேர் 2012 ஆம் ஆண்டின் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசை தட்டிச் சென்றிருக்கிறார்கள், ஒருத்தர் அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த டேவிட் வைன்லேன்ட், இன்னொருத்தர் பிரான்சைச் சேர்ந்த செர்ஜ் ஹரோஷே!!

2012 ஆண்டின் இயற்பியலுக்கான நோபல் பரிசை வென்ற விஞ்ஞானிகள், அமெரிக்காவைச் சேர்ந்த டேவிட் வைன்லேன்ட் [இடது] [தேசிய தரக் கட்டுப்பாடு நிறுவன ஊழியர்] , இன்னொருத்தர் பிரான்சைச் சேர்ந்த செர்ஜ் ஹரோஷே [கல்லூரிப் பேராசிரியர்] , இருவருக்கும் வயது 68.

இருவருமே குவாண்டம் ஒளியியல் [Quantum Optics] துறையில் ஆராய்ச்சி செய்பவர்கள்.  இவர்கள் இருவரும் தனித்தனியே இரண்டு வேறு வழிமுறைகளில் இதை சாதித்துக் காட்டியுள்ளார்கள்.  டேவிட் வைன்லேன்ட் ஒரு தனி அயனியை [Ion: + அல்லது - மின்னூட்டமுள்ள அணு, இதில் எலக்ட்டிரான்கள் எண்ணிக்கை புரோட்டான்களின் எண்ணிக்கையை விட கூடவோ குறைச்சலாகவோ இருக்கும்] கட்டிப் போட்டு அதன் மீது ஒளித்துகளை [ஃபோட்டன் Photon] செலுத்தி ஆய்வை செய்தார்.  அவ்வாறு செய்யும் பொது, வேறு எதனுடனும் வினைபுரியாமல் தனியே இருக்கும் ஒரு குவாண்டம் துகள் தனது வினோதமான அத்தனை குவாண்டம் பண்புகளையும் இழக்காமல் ஆய்வுக்கு உட்படுகிறது.  ஒரு அணுவை ஒரே சமயத்தில் இரண்டு இடத்தில் 'பார்க்க' முடியும் என்பது உள்ளிட்ட அத்தனை குவாண்டம் பண்புகளையும் நாம் காண முடியும் !!

செர்ஜ் ஹரோஷே, அதற்க்கு மாறாக, நன்கு பாலிஷ் செய்யப்பட்ட இரண்டு கண்ணாடிகளுக்கு நடுவே ஒளித்துகளாகிய ஃபோட்டானை மீண்டும் மீண்டும் பிரதிபலிக்கச் செய்து, அதனூடே அணுக்களை அனுப்பி ஃபோட்டான் மீதான ஆய்வை மேற்கொண்டார். பொதுவாக ஒளியை பார்த்தால் அது பார்க்கப் படும் கருவியாலோ, அல்லது கண்களாலோ கபளீகாரம் செய்யப் படுகிறது.  அவ்வாறு ஒளியை அழிக்காமல் [without destroying] அதன் பண்புகளை ஆய்வு செய்வது இதற்கு முன்னர்  சாத்தியப் படவில்லை. ஒளியை பத்திரமாக இருக்க வைத்து, அதன் பண்புகளை ஆராயும் யுக்தியைத்தான் செர்ஜ் ஹரோஷே வெற்றிகரமாகச் செய்து காண்பித்தார்.

 

ஃ போட்டான்களை கட்டிப் போட்டு ஆய்வு: நன்கு பாலிஷ் செய்யப் பட்ட கண்ணாடிகளுக்கிடையே ஒளியை  பிரதிபலிக்கச் செய்து, அணுக்களை அனுப்பி ஆய்வு செய்தல்.

முன்னவர் அணுவை கட்டிப் போட்டு அதை ஒளியின் மூலம் ஆய்வு செய்தால், பின்னவர் ஒளியை கட்டிப் போட்டு அணுவை அனுப்பி ஆய்வு செய்தார்.  ஆகையால் இருவருமே, குவாண்டம் துகள்களுடன் ஒளி எப்படி வினை புரிகிறது என்பதைத்தான் ஆய்வு செய்தார்கள்!!  இதில் தனிப்பட்ட ஒரு அணுவையும், தனிப்பட்ட ஒரு ஃ போட்டானையும் கட்டிப் போட இவர்கள் கையாண்ட யுக்தி தான் இவர்களின்  தனிச் சிறப்பாகும்!!  பயணித்த பாதை வேறு ஆனால் அடிப்படை தத்துவம் ஒன்றே!!  [தீப்பெட்டியை பிடித்துக் கொண்டு, அதை தீக்குச்சியால் உரசி பற்ற வைப்பது சாதாரணமானவர்கள் செய்வது, அதையே தீக்குச்சியை அசையாமல் பிடித்துக் கொண்டு அதை தீப்பெட்டியால் ஓங்கி அடித்து பற்ற வைப்பது சூப்பர் ஸ்டார் செயல்!! ஆனபோதிலும் இரண்டிலும் அடிப்படை ஒன்றுதானே!!]

செர்ஜ் ஹரோஷேவின் கண்டுபிடிப்பின் பலன் என்ன?  தப்போது நமது கணினியில் 0 அல்லது 1 என்ற நிலையை வைத்தே அது செயல்படுகிறது.  இதை பைனரி டிஜிட் அல்லது பிட் என்பார்கள். ஆனால், குவாண்டம் கம்பியூட்டரில் உள்ள டிஜிட், கியூபிட் [qubit ] என்படுகிறது, இது மேற்கண்ட தத்துவங்களின் அடிப்படையில் செயல்படுவதாகும்.  இது செயல் முறைக்கு வந்தால் அதில் ஒரே சமயத்தில் 0,1 இரண்டையும் சேமித்து வைக்க முடியும். இதன் விளைவு, 300 கியூபிட்கள் இருந்தாலே போதும் அவற்றைக் கொண்டு  2³⁰⁰ மதிப்புகளை சேமித்து வைக்க முடியும். இது, இந்த பிரபஞ்சத்தில் உள்ள அணுக்களின் எண்ணிக்கையை விட அதிகம்!!  இது குவாண்டம் கம்பியூட்டிங்கில் பயன்படும், மின்னல் வேக சூப்பர் ஃபாஸ்ட் கணினிகள் சாத்தியமாகும்.  அடுத்த விண்டோஸ் ரிலீசுக்கு இது வந்து விடுமா? அதுதான் கொஞ்சம் கடினம்!! அது நடைமுறைக்கு வர கொஞ்சம் காலம் பிடிக்கும். தற்போது உங்களுக்கு திருமணம் ஆகியிருந்தால் உங்கள் மகன் திருமணத்துக்கோ அல்லது பேத்தியின் வளைகாப்புக்கோ அது நடைமுறைக்கு வரலாம்!!

அடுத்து,  தற்போது அறிவியலில் யாரும், பழங்காலத்து ஊசல் கடிகாரங்களை பயன்படுத்துவதில்லை, சீசியம் அணு அதிர்வு நேரத்தை வைத்து செயல்படும் துல்லியமான கடிகாரங்களே பயன்படுத்தப் படுகின்றன. தற்போது டேவிட் வைன்லான்ட் தான் கண்டுபிடித்துள்ள பண்புகளைப் பயன்படுத்தி இதை விட பல மடங்கு துல்லியமான கடிகாரங்களை அவர் பணிபுரியும் தேசிய தரக் கட்டுப்பாடு நிறுவனத்திற்கு [NIST] ஏற்கனவே உருவாக்கியுள்ளார் !!  எவ்வளவு துல்லியம்? சரியான நேரத்தை வைத்து ஓடவிட்டால்,  300 கோடி வருடங்கள் கழிந்த பின்னர் தான் அதிலிருந்து ஒரு வினாடி கூடுதலாகவோ குறைவாகவோ காண்பிக்கும்!!

மேலதிகத் தகவல்கள்:

Serge Haroche, French citizen. Born 1944 in Casablanca, Morocco. Ph.D. 1971 from Université Pierre et Marie Curie, Paris, France. Professor at Collège de France and Ecole Normale Supérieure, Paris, France.
www.college-de-france.fr/site/en-serge-haroche/biography.htm 

David J. Wineland, U.S. citizen. Born 1944 in Milwaukee, WI, USA. Ph.D. 1970 from Harvard University, Cambridge, MA, USA. Group Leader and NIST Fellow at National Institute of Standards and Technology (NIST) and University of Colorado Boulder, CO, USA
www.nist.gov/pml/div688/grp10/index.cfm