ಕಳೆದ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ವಿವರಿಸಿದಂತೆ ಲೇಸರ್ ನ ಪರಿಕಲ್ಪನೆಯನ್ನು ಸಾಕಾರಗೊಳಿಸಲು ಹಲವಾರು ಅಡ್ಡಿಗಳು ಎದುರಾಗಿದ್ದವು. ಅವುಗಳಲ್ಲಿ ಮುಖ್ಯವಾದದ್ದು ನಾವು ಶತಮಾನಗಳಿಂದ ನಂಬಿದ್ದ ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ಸಿದ್ಧಾಂತಗಳು . ನ್ಯೂಟನ್ನಿನ ನಿಯಮಗಳು ಲೇಸರ್ ವಿಷಯದಲ್ಲಿ ಅನ್ವಯವಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಎಂದರೆ ಲೇಸರ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವೇ ತಪ್ಪು ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಅಭಿಪ್ರಾಯ ಪಡುತ್ತಿದ್ದರೇ ಹೊರತು, ತಾವು ನಂಬಿರುವ ಸಿದ್ಧಾಂತ ಈ ಸಂದರ್ಭದಲ್ಲಿ ಅಸಮರ್ಪಕವಾಗಿರಬಹುದೆಂಬ ಆಲೋಚನೆಯನ್ನು ಮಾಡಲು ತಯಾರಿರಲಿಲ್ಲ. ಕ್ಲಾಸಿಕಲ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಮತ್ತು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಗಳ ಪರಸ್ಪರ ಮುಖಾಮುಖಿಯಾಗಲು ಮುಖ್ಯ ಕಾರಣವೇ ಇದು. ಈ ಘರ್ಷಣೆಗೆ ಲೇಸರ್ ಕೂಡಾ ಹೊರತಾಗಲಿಲ್ಲ.
ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಅವರು ಲೇಸರ್ ನ ಕಾರ್ಯವೈಖರಿಯನ್ನು ವಿವರಿಸಲು ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಮೆಕ್ಯಾನಿಕ್ಸ್ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಬಳಸಿ ನೋಡಿದರು. ಉಷ್ಣಗತಿ ವಿಜ್ಞಾನದ ಅನುಸಾರ ಅಣುವೊಂದು ಏಕೆ ನಡೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕೆಂಬ ಪ್ರಶ್ನೆಯನ್ನು ಬೆನ್ನಟ್ಟಿ ಹೊರಟರು. ಅದಕ್ಕೆ ಉತ್ತರವಾಗಿ Einstein's coefficients ಎಂಬ ಎರಡು ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳು ಹೊರಹೊಮ್ಮಿದವು. ಈ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳೇ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಗೆ ಒಂದು ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕ ನೆಲೆಗಟ್ಟನ್ನು ನೀಡಿದವು.
ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಈ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ಬೋಲ್ಟ್ಸ್ ಮನ್ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಿ ನೋಡಿದರು. ಆಗ ಪ್ರಾಬಬಿಲಿಟಿಯ ಪ್ರಕಾರ ಸ್ವಯಂ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳೇ ಹೆಚ್ಚು ನೈಜವೆಂದು, ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ ಮಾನವನಿರ್ಮಿತವಾಗಬೇಕೇ ಹೊರತು, ನೈಜವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಕಷ್ತವಾದರೂ ಅಸಾಧ್ಯವೇನಲ್ಲ ಎಂಬ ವೆಂಬ ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ಅಂಶವು ಹೊರಬಿದ್ದಿತು.ಇದಾಗಿಯೂ ಇದು ಕೇವಲ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವೆಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗುಮುರಿದರು.
ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಿರಲೇಬೇಕಾದ ಅನಿವಾರ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತ ಬಗ್ಗೆ ಈಗ ಗಮನ ನೀಡಬೇಕಾಯಿತು. ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಭದ್ರವಾಗಿ ತಳವೂರಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೇರಿಸುವ ಕಾರ್ಯವನ್ನು(ಇದಕ್ಕೆ ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನ - population inversion ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ) ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆ ಆರಂಭವಾಯಿತು. ಈ ಅನ್ವೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ವಿಷಯದ ಅರಿವಾಯಿತು. ಅದೇನೆಂದರೆ, ಎಲ್ಲ ಧಾತು/ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಈ population inversion ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗಲು ತಯಾರಿರುವುದಿಲ್ಲ, ನಾವು ಎಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದರೂ! ಇಂತಹಾ ಹಠವಾದಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಗ್ಗಿಸಲು ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದದ್ದಾಯಿತು !
ರಷಿಯಾ ಮತ್ತು ಅಮೇರಿಕದಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಭರದಿಂದ ಸಾಗಿದವು. ರಷಿಯನ್ನರು population inversion ಅನ್ನು ಜಲಜನಕದಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ಸಾಧಿಸಿದರು ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿಕೋಲೇವ್ ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ಎಂಬ ಇಬ್ಬರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೇಸರ್, MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ೧೯೫೨ ರಲ್ಲಿ ಯು ಎಸ್ ಎಸ್ ಆರ್ ವಿಜ್ಞಾನ ಅಕಾಡೆಮಿ ನಡೆಸಿದ ರೇಡಿಯೋ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯ ಸಮ್ಮೇಳನವೊಂದರಲ್ಲಿ ಮಂಡಿಸಿದ್ದರು. ೧೯೫೪ ರಲ್ಲಿ ಇದು ಪ್ರಕಟವಾಯಿತು ಕೂಡ.
ಆದರೆ ಅಮೇರಿಕದ ಕೊಲಂಬಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ೧೯೫೪ರಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ಟೌನ್ಸ್, ಜೇಮ್ಸ್ ಗಾರ್ಡನ್ ಮತ್ತು ಜೀಗರ್ ಎಂಬ ಮೂರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಅವರು ಅಮೋನಿಯಾ ಇಂದ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದರು. ಅಂದರೆ, ಅಮೋನಿಯಾ ರಾಸಾಯನಿಕದಲ್ಲಿ population inversion ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ ಇದರಿಂದ ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಬದಲು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಾಗಿತ್ತು ಸಹ. ಇನ್ನು ನಾವು ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ದೂರವಿಲ್ಲ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಮುನ್ನುಗ್ಗಿದರು. ಇದು ಲೇಸರ್ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಮೊದಲ ಮೆಟ್ಟಿಲಾಯಿತು.ಆನಂತರ ಟೌನ್ಸ್ ರವರು ಶಾವ್ಲೊವ್ ಅವರ ಜೊತೆಗೂಡಿ ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ರವರ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಲೇಸರ್ ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರಚುರಪಡಿಸಿದರು. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಪಂಚದ ಪ್ರಪ್ರಥಮ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಮೈಮನ್ ರವರು ೧೯೬೦ ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ರೂಬಿ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಮಾಡಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ವಿಷಯಅಯದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಈ ಅಪೂರ್ವ ಸಾಧನೆಗೆ ಟೌನ್ಸ್, ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ರವರಿಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಬಹುಮಾನವನ್ನು ೧೯೬೪ ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಯಿತು. ಮೂಗು ಮುರಿದಿದ್ದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗಿನ ಮೇಲೆ ಬೆರಳಿಡುವ ಹಾಗಾಯಿತು.
ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಕಲ್ಪನೆಯಿಂದ ವಾಸ್ತವಕ್ಕೆ ತರಲು ? ಅದನ್ನು ಮುಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತಿಳಿಯೋಣ.
ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ಈ ಸೂಚ್ಯಂಕಗಳನ್ನು ಬೋಲ್ಟ್ಸ್ ಮನ್ ನಿಯಮದಲ್ಲಿ ಅಳವಡಿಸಿ ನೋಡಿದರು. ಆಗ ಪ್ರಾಬಬಿಲಿಟಿಯ ಪ್ರಕಾರ ಸ್ವಯಂ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ಬೆಳಕಿನ ಮೂಲಗಳೇ ಹೆಚ್ಚು ನೈಜವೆಂದು, ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆ ಮಾನವನಿರ್ಮಿತವಾಗಬೇಕೇ ಹೊರತು, ನೈಜವಾಗಿ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಲು ಸಾಧ್ಯವಿಲ್ಲ, ಇದು ಕಷ್ತವಾದರೂ ಅಸಾಧ್ಯವೇನಲ್ಲ ಎಂಬ ವೆಂಬ ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ಅಂಶವು ಹೊರಬಿದ್ದಿತು.ಇದಾಗಿಯೂ ಇದು ಕೇವಲ ಸೈದ್ಧಾಂತಿಕವೆಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗುಮುರಿದರು.
ಹಿಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಚರ್ಚಿಸಿದಂತೆ ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯನ್ನು ಸಾಧಿಸಲು ಮೇಲಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಹೆಚ್ಚಿರಲೇಬೇಕಾದ ಅನಿವಾರ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತ ಬಗ್ಗೆ ಈಗ ಗಮನ ನೀಡಬೇಕಾಯಿತು. ಕೆಳಗಿನ ಕಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಭದ್ರವಾಗಿ ತಳವೂರಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನುಗಳನ್ನು ಮೇಲಕ್ಕೇರಿಸುವ ಕಾರ್ಯವನ್ನು(ಇದಕ್ಕೆ ಸಮಷ್ಟಿ ಪ್ರತಿಲೋಮನ - population inversion ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ ) ಮಾಡಲು ಸೂಕ್ತ ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳ ಅನ್ವೇಷಣೆ ಆರಂಭವಾಯಿತು. ಈ ಅನ್ವೇಷಣೆಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತೊಂದು ಮಹತ್ವಪೂರ್ಣವಾದ ವಿಷಯದ ಅರಿವಾಯಿತು. ಅದೇನೆಂದರೆ, ಎಲ್ಲ ಧಾತು/ಸಂಯುಕ್ತಗಳು ಈ population inversion ಕ್ರಿಯೆಗೆ ಒಳಗಾಗಲು ತಯಾರಿರುವುದಿಲ್ಲ, ನಾವು ಎಷ್ಟೇ ಶಕ್ತಿ ನೀಡಿದರೂ! ಇಂತಹಾ ಹಠವಾದಿ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಬಗ್ಗಿಸಲು ಹೊಸ ರೀತಿಯ ಸಂಯುಕ್ತಗಳನ್ನು ಕಂಡುಹಿಡಿದದ್ದಾಯಿತು !
ರಷಿಯಾ ಮತ್ತು ಅಮೇರಿಕದಲ್ಲಿ ಏಕಕಾಲದಲ್ಲಿ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಭರದಿಂದ ಸಾಗಿದವು. ರಷಿಯನ್ನರು population inversion ಅನ್ನು ಜಲಜನಕದಲ್ಲಿ ಮೊದಲು ಕಷ್ಟಪಟ್ಟು ಸಾಧಿಸಿದರು ಎಂದು ಹೇಳಲಾಗುತ್ತದೆ. ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಕಿರಣಗಳನ್ನು ಬಳಸಿ ನಿಕೋಲೇವ್ ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಅಲೆಕ್ಸಾಂಡರ್ ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ಎಂಬ ಇಬ್ಬರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೇಸರ್, MASER (Microwave Amplification by Stimulated Emission of Radiation) ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ೧೯೫೨ ರಲ್ಲಿ ಯು ಎಸ್ ಎಸ್ ಆರ್ ವಿಜ್ಞಾನ ಅಕಾಡೆಮಿ ನಡೆಸಿದ ರೇಡಿಯೋ ಸ್ಪೆಕ್ಟ್ರೋಸ್ಕೋಪಿಯ ಸಮ್ಮೇಳನವೊಂದರಲ್ಲಿ ಮಂಡಿಸಿದ್ದರು. ೧೯೫೪ ರಲ್ಲಿ ಇದು ಪ್ರಕಟವಾಯಿತು ಕೂಡ.
ಆದರೆ ಅಮೇರಿಕದ ಕೊಲಂಬಿಯಾ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದಲ್ಲಿ ೧೯೫೪ರಲ್ಲಿ ಚಾರ್ಲ್ಸ್ ಟೌನ್ಸ್, ಜೇಮ್ಸ್ ಗಾರ್ಡನ್ ಮತ್ತು ಜೀಗರ್ ಎಂಬ ಮೂರು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ಸಿದ್ಧಪಡಿಸಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಅವರು ಅಮೋನಿಯಾ ಇಂದ ಮೇಸರ್ ಅನ್ನು ತಯಾರಿಸಿದ್ದರು. ಅಂದರೆ, ಅಮೋನಿಯಾ ರಾಸಾಯನಿಕದಲ್ಲಿ population inversion ಮಾಡಲು ಸಾಧ್ಯವಾಗಿತ್ತು. ಆದರೆ ಇದರಿಂದ ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕು ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗುವ ಬದಲು ಮೈಕ್ರೋವೇವ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಿತ್ತು ಮತ್ತು ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯಾಗಿತ್ತು ಸಹ. ಇನ್ನು ನಾವು ದೃಗ್ಗೋಚರ ಬೆಳಕಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ದೂರವಿಲ್ಲ ಎಂದು ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಸಂಶೋಧನೆಯಲ್ಲಿ ಮುನ್ನುಗ್ಗಿದರು. ಇದು ಲೇಸರ್ ಆವಿಷ್ಕಾರಕ್ಕೆ ಮೊದಲ ಮೆಟ್ಟಿಲಾಯಿತು.ಆನಂತರ ಟೌನ್ಸ್ ರವರು ಶಾವ್ಲೊವ್ ಅವರ ಜೊತೆಗೂಡಿ ಐನ್ ಸ್ಟೈನ್ ರವರ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಆಧರಿಸಿದ ಲೇಸರ್ ನ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಪ್ರಚುರಪಡಿಸಿದರು. ಇದರ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಪ್ರಪಂಚದ ಪ್ರಪ್ರಥಮ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಮೈಮನ್ ರವರು ೧೯೬೦ ರಲ್ಲಿ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ರೂಬಿ ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಮಾಡಿ ತೋರಿಸಿದರು. ಉದ್ದೀಪಿತ ಉತ್ಸರ್ಜನೆಯ ವಿಷಯಅಯದಲ್ಲಿ ನಡೆಸಿದ ಈ ಅಪೂರ್ವ ಸಾಧನೆಗೆ ಟೌನ್ಸ್, ಬಸೋವ್ ಮತ್ತು ಪ್ರೋಖೊರೊವ್ ರವರಿಗೆ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ ನೊಬೆಲ್ ಬಹುಮಾನವನ್ನು ೧೯೬೪ ರಲ್ಲಿ ನೀಡಲಾಯಿತು. ಮೂಗು ಮುರಿದಿದ್ದ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಮೂಗಿನ ಮೇಲೆ ಬೆರಳಿಡುವ ಹಾಗಾಯಿತು.
ಹೇಗೆ ಸಾಧ್ಯವಾಯಿತು ಲೇಸರ್ ಅನ್ನು ಕಲ್ಪನೆಯಿಂದ ವಾಸ್ತವಕ್ಕೆ ತರಲು ? ಅದನ್ನು ಮುಂದಿನ ಸಂಚಿಕೆಯಲ್ಲಿ ತಿಳಿಯೋಣ.
