சில நாட்களின் முன்னர், பெங்களூர் நகரின் சுற்றுப்புறமெங்கும் மாபெரும் வெடியோசையைக் கேட்டதாகச் செய்திகளில் நீங்கள் படித்திருப்பீர்கள். பேஸ்புக்கில் அதுபற்றி ஒருநாள் முழுவதும் பேசிவிட்டு, பத்தோடு பதினொன்றாகத் தூர எறிந்துவிட்டும் போய்விட்டீர்கள். ஆனால், அறிவியலில் மிக முக்கியமானதொரு நிகழ்வு அது. இயற்கையை மனிதன் தேவையற்றுச் சீண்டும்போது, எந்த ஆயுதமும் இல்லாமல், அது கொடுக்கும் எதிர்வினைதான் அந்த வெடியோசை. ‘சொனிக் பூம்’ (Sonic boom) என்று சொல்லப்படும் விளைவினால் உருவான சத்தம். அது பற்றிப் பேஸ்புக்கில் சிறிய விளக்கம் ஒன்றையும் எழுதியிருந்தேன். போர் விமானமொன்று, சாதாரண வேகத்தில் வானில் பறக்கும் ஒலியை நாம் தொடர்ச்சியாய்க் கேட்டுக் கொண்டிருப்போம். காற்றுத் துகள்களை விமானம் சலனப்படுத்த, அவை அலையலையாக முப்பரிமாணத் திசையெங்கும் கோளவடிவத்தில் பரவும். சாதாரண வேகத்தில் செல்லும் விமானத்தின் ஒலியலைகளை நிலத்திலிருக்கும் ஒருவர் தொடர்ச்சியாய்க் கேட்டுக் கொண்டிருப்பார். அப்படிக் கேட்கும் ஒலியை, ‘சப்சோனிக்’ (subsonic) என்கிறார்கள். இப்போது, அந்தப் போர் விமானம் படிப்படியாக வேகமெடுத்து ஒலியின் வேகத்தை நெருங்கினாலோ அல்லது அதைவிட அதிக வேகத்தில் சென்றாலோ, ‘சொனிக் பூம்’ (Sonic boom) விளைவு ஏற்படுகிறது. ஒலியின் வேகமானது நொடிக்கு 343 மீட்டர்களாகும். இதைவிட அதிக வேகத்தில் விமானம் செல்லும்போது, அதன் ஒலியலைகளும, விமான வேகமும் ஒன்றிணைந்து கூம்பு வடிவமுள்ள காற்றழுத்த அலைகளாக மாறி, நிலத்திலிருக்கும் மனிதனை வந்தடைகிறது. அதுவே மிகப்பெரிய அதிர்வுகொண்ட வெடிச்சத்தமாகக் கேட்கும். அந்த அதிர்வுகளினால் வீடுகளின் ஜன்னல் கண்ணாடிகள் சிதறக்கூடிய சாத்தியங்கள் உண்டு. இதனால், மக்கள் வாழும் நகரப்பகுதிகளில் போர்விமானங்களின் வேகம், ஒலிவேகத்தைவிட அதிகரிப்பது தடைசெய்யப்பட்டுள்ளது. இதுவொரு சர்வதேச விதியுமாகும். இன்று நான் உங்களுக்குச்சொல்ல வந்தது சொனிக் பூம் பற்றியே அல்ல.
ஒலியைப் பற்றிப் பேசும்போது, ஒளியின் நினைவு நமக்கு வருவதை மறுப்பதற்கில்லை. ஒலி, ஒளி இரண்டையும் இரட்டையர்கள் போலவே நாம் அவதானித்துக் கொள்கிறோம். தமிழில் அவற்றின் ஒலிக்குறிப்பும் ஒரே மாதிரி அமைந்திருப்பது சிறப்பு. இதுபோல வேறெந்த மொழியிலும் அமைந்திருக்குமா, தெரியவில்லை. இரண்டும் அலை வடிவத்திலேயே நகர்கின்றன. இரண்டும் அதிக வேகத்தில் செல்லக்கூடியவை. மழை கால மின்னலின்போது இவையிரண்டையும் ஒன்றாக உணர்ந்து கொள்கிறோம். இப்படி ஒருதாய் பிள்ளைகள்போல இரண்டும் இருக்கும்போது, மெல்ல ஒரு சந்தேகம் ஏற்படும். “ஒலியைவிட அதிக வேகத்தில் ஒரு பொருள் இயங்கும்போது, சொனிக் பூம் விளைவு ஏற்படுவதுபோல, ஒளியைவிட வேகமாக ஒருபொருள் சென்றாலும் ஏதாவது விளைவுகள் ஏற்படலாமல்லவா?”. இப்படியான சந்தேகம் தற்சமயம் உங்களுக்கு வந்திருக்குமானால், அதை உடன் எனக்கு அறியப்படுத்துங்கள். நிச்சயம் பாராட்டப்பட வேண்டிய நபர் நீங்கள்.
“இது என்ன முட்டாள்தனமான கேள்வி? ஒளியை விட எதுவுமே வேகமாகச் செல்ல முடியாதே! அப்படித்தானே இயற்பியல் சொல்கிறது. அப்படியென்றால், ஒளியை விட ஒரு பொருளால் எப்படி வேகமாகச் செல்லமுடியும்? எப்படி ‘சொனிக் பூம்’ போன்ற விளைவை ஏற்படுத்த முடியும்?” என்று நீங்கள் நினைத்தாலும், புத்திசாலியே!ஆனால், ஒளி பற்றி நீங்கள் புரிந்துகொள்ளாத சில தகவல்களை உங்களுக்கு நான் சொல்ல வேண்டும். ‘எந்தப் பொருளாவது ஒளியை விட வேகமாகச் செல்லமுடியுமா?’ என்று என்னிடம் கேட்டால், ‘முடியும்’ என்றே பதிலளிப்பேன். ஆம்! ஒளியை விடச் சில பொருட்கள் வேகமாகச் செல்கின்றனதான். அப்படி அவை செல்லும்போது, ஆச்சரியமான ஒரு விளைவும் உருவாகிறது. இதைச் சொல்வதுதான் இந்தக் கட்டுரையின் நோக்கமே!
ஒளி, நொடிக்கு 3 இலட்சம் கிலோமீட்டர் வேகத்தில் செல்லும் என்பது உண்மைதான். பேரண்டத்தில் இருக்கும் எதுவுமே ஒளியின் இந்த வேகத்தை மிஞ்ச முடியாது என்பதும் உண்மையே! ஆனால், இங்கு சொல்லப்படும் ஒரு குறிப்பிட்ட வார்த்தையை நாம் கவனிப்பதில்லை. ஒளியானது, வெற்றிடத்தில்தான் (vacuum) நொடிக்கு 3 இலட்சம் கிமீ என்னும் அதிவேகத்தில் பயணிக்கிறது. இங்கு சொல்லப்பட்ட வெற்றிடம் என்னும் வார்த்தையைப் பலர் கவனத்தில் எடுப்பதில்லை. ஒவ்வொரு ஊடகத்தினூடாகச் செல்லும்போதும், வெவ்வேறு வேகத்தை ஒளி எடுத்துக்கொள்கிறது. நீரில் ஒளியின் வேகம், நொடிக்கு 225,000 கிமீ ஆகக் குறைந்துவிடுகிறது. இது மிகவும் குறைவான வேகமல்லவா? அதுமட்டுமல்ல, கண்ணாடியினூடாக (glass) அதன் வேகம் மேலும் குறைகிறது. கண்ணாடியில் நொடிக்கு 2 இலட்சம் கிமீ மட்டும்தான். வைரத்தினூடாக 125,000 கிமீ என்னும் ஆகக்குறைந்த வேகமாகிவிடுகிறது. இது எவ்வளவு குறைந்த வேகம் சொல்லுங்கள்? ஒளியின் வேகத்தைவிட சற்றுக் குறைவான வேகத்தில்தான் எலெக்ட்ரோன் துகள்கள் பயணம் செய்கின்றன. ஆனால் அவற்றை ஒளியைவிட அதிக வேகத்தில் நீரில் பயணிக்கச் செய்யமுடியும். ஒரு பொருள் வேகமெடுக்க வேண்டுமென்றால், அதற்கேற்ப ஆற்றலைக் கொடுக்க வேண்டும். அப்படி, எலெக்ட்ரோன்களுக்கு ஆற்றல் கொடுக்கப்படும்போது, ஒளியைவிட அதிக வேகத்தில் நீரில் பயணம் செய்கின்றன. லேசர்க் கதிர்கள் இந்த வகையிலேயே தொழிற்படுகின்றன. சூடாக்கப்பட்ட எலெக்ட்ரோன்கள் கண்ணாடியினூடாக ஒளியை மிஞ்சி வேகமாகப் பயணிக்கின்றன. இவையெல்லாம் ஊடகங்களில் மட்டுமே! வெற்றிடத்தில் ஒளியை அடிக்க யாராலும் முடியாது.
இதன்மூலம், ஊடகங்களில் ஒளியைவிட வேகமாகச் சில துகள்களால் பயணிக்க முடியும் என்பதைப் புரிந்துகொள்கிறோம். இப்போது, “மேலே கூறிய ‘சொனிக் பூம்’ போன்ற ஏதாவது விளைவு ஒளியைவிட வேகத்தில் பயணிக்கும்போது ஏற்படுமா?” என்று கேட்டால், “நிச்சயம் ஏற்படும்” என்றே பதில் கிடைக்கிறது. அப்படி ஏற்படும் விளைவை, ‘செரன்கோவ் கதிர்வீச்சு’ (Cherenkov radiation) என்கிறார்கள். இந்த விளைவை முதலில் கணித்துச் சொன்னவர் ரஷ்யாவைச் சேர்ந்த ‘பாவெல் செரென்கோவ்’ (Pavel Cherenkov) என்பவராகும். அணு உலைகளில் பயன்படுத்தப்படும் கதிர்வீச்சுத் தனிமங்களை நீரில் அமிழ்த்தி வைத்திருக்கும்போது, அந்த நீர் நீல ஒளியைக்கொண்டதாக மாறுவிடுகிறது. உண்மையில் இதை முதலில் கண்டவர் மேரி கியூரி அவர்கள்தான். ஆனால், இதைச் சரியாகக் கவனித்துக் கூறியவர் செரென்கோவ்தான். அவர் அவதானித்த அந்த நீலநிற ஒளியைச் ‘செரன்கோவ் ஒளி’ (cherenkov light) எனவும் அழைக்கிறார்கள். கதிரியக்கத் தனிமங்களை நீரில் வைக்கும்போது, ஏன் இப்படியான நீலநிற ஒளி உருவாகிறது என்று பார்த்தபோதுதான், அதுவும் ஒலியினால் ஏற்படும் சொனிக் பூம் விளைவுபோன்று, ஒளியினால் ஏற்படுத்தப்படும் ஒரு விளைவு என்பது தெரியவந்தது.
நீரிலிருக்கும் கதிரியக்கத் தனிமங்கள் சிதைவடைவதால் வெளிவரும் துகள்கள், அந்த நீரில் ஒளியை விட அதிகமான வேகத்தில் இயங்க ஆரம்பிக்கின்றன. அவற்றின் வேகமும், ஒளியின் வேகமும் இணைந்து உருவாக்கும் கூம்புவடிவ அழுத்த அலைகள் ஏற்படுத்தும் விளைவே, சுற்றியிருக்கும் நீரை நீலநிற ஒளிமயமாக்குகின்றன. இதையே, செரன்கோவின் கதிர்வீச்சு என்கிறார்கள்.
“இனி யாராவது ஒளியை விட வேகமாக எதுவும் பயணிக்க முடியுமா?” என்று உங்களைக் கேட்டால், சிரித்துக்கொண்டே “ஆமாம்” என்று சொல்லுங்கள்.
தொடரும்…
அன்புடையீர்,
ஒலியால் உருவாகும் ‘சோனிக் பூம்’ (ஒலிக்குதிப்பு) போன்ற நிகழ்வு ஒளிக்கும் உண்டு என்ற விளக்கக் கட்டுரையைப் படித்தேன். அதற்கு எடுத்துக்காட்டாக செரன்கோவ் கதிர்வீச்சை சொல்லியிருக்கிறீர்கள். இரண்டு வினாக்கள்.
1) சோனிக் பூம் (ஒலிக்குதிப்பு) உருவாகும்போது விமானம் சீரான வேகத்தில் செல்கிறது. அதாவது, முடுக்கம் (acceleration) இல்லை. ஆகவே, ஒலிக்குதிப்புக்கும் முடுக்கத்திற்கும் தொடர்பில்லை. சரிதானா?
2) செரன்காவ் கதிர்வீச்சு அணு உலைகளில் உருவாவதன் காரணம், அணப்பிளவில் அதிவேகத்துடன் வெளியேறும் மின்னேறிய துகள்களின் (charged particles) முடுக்கக்குறைவு (deceleration) என்றே நாம் அறிந்தது. மின்னேறிய துகளின் முடுக்கம் அல்லது முடுக்கக்குறைவு நிகழும்போது ஒளி உருவாகும் என்பது அடிப்படை விதி. சரிதானா? இது சரியென்றால், செரன்கோவ் கதிர்வீச்சை, ஒலிக்குதிப்பு போன்ற நிகழ்வு எனக் கூறமுடியாது. சரிதானா?
உங்களின் அறிவியல் வினா-விடை விளக்கங்கள் சிறப்பாக உள்ளன. தொடர்க. வாழ்த்துக்கள். நன்றிகள்.
இவண்
பெரியசாமி N
பெங்களூரு