This site is not complete. The work to converting the volumes of സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം is on progress. Please bear with us
Please contact webmastersiep@yahoo.com for any queries regarding this website.
Reading Problems? see Enabling Malayalam
ഉച്ചനിർവാതഭൗതികം
സര്‍വ്വവിജ്ഞാനകോശം സംരംഭത്തില്‍ നിന്ന്
ഉച്ചനിർവാതഭൗതികം
High vacuum physics
നിര്‍വാതത്തിന്റെ ഉച്ചാവസ്ഥയില്‍ പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ സവിശേഷതകള്‍ പ്രതിപാദിക്കുന്ന ഭൗതികശാസ്‌ത്രശാഖ. ദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ നിശ്ശേഷം ഇല്ലാത്ത ഒരന്തരാളത്തെയാണ്‌ നിര്‍വാതം (vacuum) എന്നു പറയുന്നത്‌. പൂര്‍ണമായും ശൂന്യമായ ഒരു സ്‌പേസ്‌ ഈ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ഒരിടത്തും ഇല്ല. ഒരു സ്ഥലത്തുള്ള ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഘനത്വം(density) തുലോം കുറവാണെങ്കില്‍ ആ സ്ഥലത്ത്‌ ഒരു ആംശികനിര്‍വാതമാണുള്ളത്‌. അവിടെ വാതകരൂപത്തിലായിരിക്കും ദ്രവ്യം. ആ വാതകം ചെലുത്തുന്ന മര്‍ദം നിര്‍വാതത്തിന്റെ മാത്രയെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു. ലബോറട്ടറിയില്‍ സൃഷ്‌ടിക്കുവാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുള്ള ഏറ്റവും ഉച്ചനിലയിലുള്ള നിര്‍വാതം 1015 അന്തരീക്ഷമര്‍ദമാണ്‌ കാണിച്ചിട്ടുള്ളത്‌. ഈ മര്‍ദം തുലോം കുറവാണെങ്കിലും ഒരു ഘ.മീ. വ്യാപ്‌തമുള്ള സ്ഥലത്ത്‌ 3,000 കോടി തന്മാത്രകള്‍ ഉണ്ടായിരിക്കും. ഏറ്റവും മികച്ച നിര്‍വാതമുള്ളത്‌ കദംബമധ്യമണ്ഡലത്തില്‍ (intergalactic space) ആണ്‌. അവിടെ മര്‍ദം 3x1025 അന്തരീക്ഷമര്‍ദമാണെന്ന്‌ ഊഹിക്കപ്പെടുന്നു. ഇത്‌ സൂര്യനുള്‍പ്പെടുന്ന ഗാലക്‌സിയില്‍ കാണുന്ന നക്ഷത്രസമൂഹങ്ങളുടെ ഇടയിലുള്ള സ്‌പേസിലെ ദ്രവ്യഘനത്വത്തിന്റെ പത്തുലക്ഷത്തിലൊരംശം മാത്രമാണ്‌. ഗ്രഹങ്ങളുടെ ഇടയിലുള്ള ആകാശത്തില്‍ സാമാന്യം നല്ല നിലയില്‍ നിര്‍വാതം കാണപ്പെടുന്നു. അവിടെയുള്ള വാതകത്തിന്റെ ഘനത്വം 1022 ഗ്രാം/സെ.മീ.3-ഉം മര്‍ദം 104 മില്ലിമീറ്ററും ആണ്‌. ഭൂമിയില്‍നിന്ന്‌ 250 കി.മീ. ഉയരത്തില്‍ വാതകഘനത്വം ഭൂമിയുടെ പ്രതലത്തിലുള്ള വാതകഘനത്വത്തിന്റെ 1010-ല്‍ ഒരംശമാണ്‌; 700 കി.മീ. ഉയരത്തില്‍ 1013-ല്‍ ഒരംശം മാത്രവും.
നിര്‍വാതത്തില്‍ നടത്തിയിട്ടുള്ള പ്രധാനപ്പെട്ട ഒരു പരീക്ഷണമാണ്‌ വിദ്യുദ്‌വിസര്‍ജനം. ഒരു കുഴലില്‍ അടക്കം ചെയ്‌തിട്ടുള്ള വാതകത്തിന്റെ മര്‍ദത്തെ ക്രമേണ കുറച്ച്‌, അതില്‍ക്കൂടിയുള്ള വിദ്യുത്‌വിസര്‍ജന പ്രതിഭാസത്തെ ഫാരഡെ, ക്രൂക്‌സ്‌, ഗൈസ്‌ലര്‍ എന്നിവര്‍ സൂക്ഷ്‌മമായി പരിശോധിക്കുകയുണ്ടായി. അവരുടെ പഠനങ്ങള്‍ നിയോണ്‍, ആര്‍ഗണ്‍, മെര്‍ക്കുറിബാഷ്‌പം എന്നിവ ലഘുമര്‍ദത്തില്‍ നിറച്ചിട്ടുള്ളതും, വിദ്യുദ്‌വിസര്‍ജനത്താല്‍ പല നിറത്തിലുള്ള പ്രകാശം നല്‌കുന്നതുമായ വൈദ്യുതദീപങ്ങളുടെ നിര്‍മാണത്തിനു വഴിതെളിച്ചു. 1896-ല്‍ വില്‍ഹെം കോണ്‍റാഡ്‌ റോണ്‍ജന്‍ എക്‌സ്‌-കിരണങ്ങള്‍ (X-rays) കെണ്ടുപിടിച്ചത്‌ നിര്‍വാതഭൗതികത്തിന്റെ മികച്ച നേട്ടങ്ങളിലൊന്നായിത്തീര്‍ന്നു. 1897-ല്‍ ജോസഫ്‌ ജോണ്‍ തോംസണ്‍ വിദ്യുദ്‌ വിസര്‍ജനക്കുഴലില്‍ ഇലക്‌ട്രാണ്‍കണങ്ങളെ കണ്ടെത്തിയത്‌ മറ്റൊരു പ്രധാന നേട്ടമാണ്‌. ഈ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഇലക്‌ട്രാണികയുഗത്തിന്റെയും മൗലികകണങ്ങളെ സംബന്ധിച്ച വിജ്ഞാനത്തിന്റെയും അടിത്തറ പാകി. മൗലികകണങ്ങളുടെ കണ്ടുപിടിത്തത്തിന്‌ ഉന്നതനിലയിലുള്ള നിര്‍വാതം ആവശ്യമായി വന്നതിനാല്‍ അത്തരം നിര്‍വാതം സൃഷ്‌ടിക്കുന്നതിനുള്ള പരിശ്രമങ്ങള്‍ക്ക്‌ പ്രാത്സാഹനം ലഭിച്ചു.
ഇലക്‌ട്രാണികയുഗത്തിന്റെ പിറവി കുറിച്ചത്‌ 1885-ല്‍ എഡിസണ്‍ നടത്തിയ ഒരു പ്രധാന പരീക്ഷണമാണ്‌. ഒരു വൈദ്യുതബള്‍ബിനകത്ത്‌ (ഉള്ളില്‍ നിര്‍വാതം) ഫിലമെന്റിനു മുകളിലായി ഒരു തകിട്‌ ഘടിപ്പിച്ച്‌, പ്ലേറ്റും ഫിലമെന്റും തമ്മില്‍ ഒരു വൈദ്യുതപൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ വ്യത്യാസം സ്ഥാപിച്ച്‌, ഫിലമെന്റില്‍ക്കൂടി വൈദ്യുതിപ്രവാഹം ഉണ്ടാക്കിയപ്പോള്‍ ഫിലമെന്റില്‍നിന്ന്‌ ധനാത്മകപൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ ഉള്ള തകിടിലേക്ക്‌ ഒരു വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം-താപഅയോണിക ധാര(thermionic current)ഉളവാകുന്നതായി കണ്ടെത്തി. ഫിലമെന്റിന്‌ ധനാത്മകപൊട്ടന്‍ഷ്യല്‍ നല്‌കിയപ്പോള്‍ വിദ്യുത്‌പ്രവാഹം നിലയ്‌ക്കുകയും ചെയ്‌തു. 1902-ല്‍ റിച്ചാര്‍ഡ്‌സണ്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഉച്ചനിര്‍വാതത്തില്‍ ഇരിക്കുന്ന ലോഹോത്സര്‍ജകങ്ങള്‍ (metal emitters)തൊപദീപ്‌തമാകുമ്പോള്‍, ഇലക്‌ട്രാണുകളെ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്നു എന്നു വെളിപ്പെടുത്തി; തകിടിലെ വോള്‍ട്ടത കൂടുന്നതനുസരിച്ച്‌ താപ-അയോണികധാര വര്‍ധിക്കുന്നു എന്നും കണ്ടെത്തി.
നിര്‍വാതത്തില്‍ നടക്കുന്ന മറ്റൊരു പ്രതിഭാസമാണ്‌ പ്രകാശവൈദ്യുതപ്രവാഹം (photo-electric current). ഗോമാകിരണങ്ങള്‍, എക്‌സ്‌കിരണങ്ങള്‍, അള്‍ട്രാവയലറ്റ്‌ രശ്‌മികള്‍ എന്നിവ പതിക്കുമ്പോള്‍ പല ദ്രവ്യങ്ങളും (പ്രധാനമായി ലോഹങ്ങള്‍) ഇലക്‌ട്രാണുകളെ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്നു. രണ്ടു നാകത്തകിടുകള്‍ (zinc plates)വെച്ചിട്ടുള്ള ഒരു ക്വാര്‍ട്‌സ്‌ ബള്‍ബ്‌ നിര്‍വാതമാക്കി, അവയെ ഒരു ബാറ്ററിയോടും ഗാല്‍വനോമീറ്ററിനോടും ഘടിപ്പിക്കുക. അള്‍ട്രാവയലറ്റ്‌ രശ്‌മികള്‍ ഋണാത്മകത്തകിടില്‍ പതിക്കുമ്പോള്‍ തകിടുകളുടെ ഇടയില്‍ക്കൂടി വൈദ്യുതിപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നതായി ഗാല്‍വനോമീറ്റര്‍ കാണിക്കുന്നു. എന്നാല്‍ ധനാത്മകത്തകിടില്‍ രശ്‌മികള്‍ വീഴുകയാണെങ്കില്‍ വൈദ്യുതിപ്രവാഹം ഉണ്ടാകുന്നില്ല. ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ ഇരുതകിടുകളില്‍ നിന്നും ഉത്സര്‍ജനം ചെയ്യുമെങ്കിലും ഋണാത്മകത്തകിടില്‍നിന്ന്‌ ഉത്സര്‍ജിക്കുന്ന ഇലക്‌ട്രാണുകള്‍ മാത്രമേ ആകര്‍ഷണത്തിനു വിധേയമാകുകയുള്ളൂ. പ്രകാശവൈദ്യുതിപ്രവാഹം തകിടില്‍ പതിക്കുന്ന റേഡിയോവികിരണത്തിന്റെ തീവ്രതയ്‌ക്ക്‌ ആനുപാതികമാണ്‌.
ഭൗതികശാസ്‌ത്രത്തില്‍ നിര്‍വാതത്തെ "ഒന്നുമില്ലാത്ത ഇടം' ആയിട്ടല്ല നിര്‍വചിക്കുന്നത്‌. പലതരം ക്ഷേത്രങ്ങളുടെ (ഉദാ. വിദ്യുത്‌കാന്തികക്ഷേത്രം, ഗുരുത്വക്ഷേത്രം, ഹിഗ്ഗ്‌സ്‌ ക്ഷേത്രം) ഊര്‍ജം സംഭരിച്ചിരിക്കുന്ന ഇടമാണത്‌. പദാര്‍ഥകണങ്ങള്‍ക്ക്‌ പിണ്ഡം നല്‍കുന്ന ഹിഗ്ഗ്‌സ്‌ ബോസോണുകള്‍ ഹിഗ്ഗ്‌സ്‌ ക്ഷേത്രങ്ങളുടെ വാഹക കണങ്ങളാണ്‌. നിര്‍വാതക്ഷേത്രങ്ങളുടെ ധ്രുവീകരണം വഴി കണ-പ്രതികണ യുഗ്മങ്ങളെ (ഉദാ. ഇലക്‌ട്രാണ്‍-പോസിട്രാണ്‍) സൃഷ്‌ടിക്കാന്‍ കഴിയും.
(പ്രാഫ. എസ്‌. ഗോപാലമേനോന്‍)
