ലേസര്‍ എന്ന അത്ഭുതരശ്മി

സ്‌കൂള്‍ പഠനകാലത്തെ പ്രധാന ഭ്രാന്തുകളിലൊന്നായിരുന്നു സയന്‍സ് ഫിക്ഷനുകള്‍. ജൂള്‍ വേണിന്റെയോ ചാര്‍ല്‌സ് ഡിക്കന്‍സിന്റെയോ കാള്‍ സാഗന്റെയോ ഉന്നത നിലവാരത്തിലുള്ള സാധനങ്ങളൊന്നുമല്ല. കോട്ടയം പുഷ്പനാഥ്, തോമസ്.ടി അമ്പാട്ട്, ബാറ്റണ്‍ ബോസ് തുടങ്ങി പിന്നെ പി.ടി.ഭാസ്‌കരപണിക്കരുടെ ‘കല്‍ക്കത്തേനിയം’ ദുര്‍ഗാ പ്രസാദ് ഖത്രിയുടെ ‘മൃത്യുകിരണം’, ‘ചുവന്ന കൈപ്പത്തി ‘. കഴിഞ്ഞു ഇതിലെല്ലാം വളരെ വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന ഒരു ഉപാധിയാണ് ലേസര്‍. ലേസര്‍ തോക്കുള്ള നായകരും വില്ലന്മാരുമൊക്കെ മനസ്സിലങ്ങനെ നിറഞ്ഞു. ശിവന്റെ മൂന്നാം തൃക്കണ്ണ് പോലുള്ള ആ അത്ഭുതയന്ത്രം കൊണ്ട് അവര്‍ എതിരാളികളെ ഭസ്മമാക്കിക്കൊണ്ടേ ഇരുന്നു. അങ്ങിനെയങ്ങിനെ ലേസര്‍ എന്ന വാക്ക് മനസ്സിലുറച്ചു.

പിന്നീട് ക്വിസ് മത്സരങ്ങളില്‍ പങ്കെടുക്കാന്‍ പൂര്‍ണ്ണരൂപങ്ങള്‍ ഉരുവിട്ട് പഠിക്കുമ്പോള്‍ വീണ്ടും മനസ്സിന്റെ അടിത്തട്ടില്‍ നിന്നും അവന്‍ പൊങ്ങി വന്നു. . LASER -Light amplification by stimulated emission of radiation എന്ന് ഉരുവിട്ട് പഠിക്കുമ്പോഴും എന്താണീ സാധനം എന്ന് മനസ്സിലായില്ല.

അങ്ങിനെ എണ്‍പതുകളിലെ പ്രീഡിഗ്രി കാലത്താണ് ശാസ്ത്രസാഹിത്യപരിഷത്ത് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേസറിനെപ്പറ്റിയുള്ള പുസ്തകം തേടിയ വള്ളിയായി കാലിലല്ല, മനസ്സില്‍ ചുറ്റിവരിഞ്ഞത്.

മനുഷ്യനെ എന്നും അത്ഭുതത്തിന്റെ പരകോടിയിലും അന്വേഷണ തൃഷ്ണയുടെ പുതിയ ആകാശങ്ങളിലേക്കും നയിച്ച, ഒരിക്കലും പഠിച്ച് തീരാത്ത ഒരു പ്രതിഭാസമാണല്ലോ പ്രകാശം. ഏതു തലമുറയിലെയും ശാസ്ത്രാന്വേഷികളെ ഇതുപോലെ പ്രലോഭിപ്പിച്ച മറ്റൊരു പ്രതിഭാസം ഇല്ല എന്ന് തീര്‍ത്തു പറയാം. ആ പ്രകാശത്തിന്റെ ഒരു അവസ്ഥയാണ് ലേസര്‍.

മാക്‌സ് പ്ലാങ്കിന്റെ ക്വാണ്ടം തിയറി പ്രകാരം പ്രകാശത്തിനു ഒരേ സമയം കണികയുടേയും തരംഗത്തിന്റെയും സ്വഭാവമുണ്ട്. ഇവിടെ പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗ സ്വഭാവമാണ് എടുക്കുന്നത്.

ഒരു സാധാരണ പ്രകാശധാരയില്‍ വിവിധ ഫ്രീക്വന്‍സിയും തരംഗ ദൈര്‍ഘ്യവുമുള്ള പ്രകാശ രശ്മികള്‍ ഉണ്ടാകും. ഒരേ തരംഗ ദൈര്‍ഘ്യമാണെങ്കിലും അവക്ക് ഒരു അടുക്കും ചിട്ടയുമുണ്ടാകില്ല. ഒരു പ്രകടനത്തില്‍ നടന്നു പോകുന്ന ആള്‍ക്കൂട്ടത്തെ പോലെ. അതുകൊണ്ട് തന്നെ അവക്ക് ഫോക്കസ്സും ഉണ്ടാകില്ല.

എന്നാല്‍ ഒരേ തരംഗ ദൈര്‍ഘ്യമുള്ള ലക്ഷക്കണക്കിന് പ്രകാശ രശ്മികളെ കൃത്യമായ തരംഗ രീതിയില്‍ അടുക്കി വെച്ച് വിട്ടാലോ. അതിനു അസാധാരണമായ ശക്തിയും ഭംഗിയുമുണ്ടാകും. ഒരേ യൂണിഫോമിലുള്ള പട്ടാളക്കാര്‍ കൃത്യമായ ചലനങ്ങളോടെ മാര്‍ച്ച് ചെയ്യുന്ന പോലെ.

അങ്ങിനെയുള്ള ഒരു പ്രകാശ രശ്മിക്ക് എത്താന്‍ കഴിയുന്ന ദൂരം പലമടങ്ങ് വലുതാണ്. ഫ്രീക്വന്‍സി കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച് അതിന്റെ ശക്തിയും കൂടും. ഒരു ബ്ലേഡിനേക്കാള്‍ സൂക്ഷ്മതയോടെ മുറിക്കാന്‍ അതിനു കഴിയും. ഒരു സാധാരണ ലോഹക്കഷണം മൂര്‍ച്ച കൂടുമ്പോള്‍ സൂചിയായി മാറുന്ന പോലെ.

ഇതൊരിക്കലും സ്വാഭാവികമായി ഉണ്ടാകില്ല. അതെങ്ങനെ.. നോക്കാം..

പദാര്‍ത്ഥങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാന കണങ്ങളാണല്ലോ ആറ്റം എന്നത്. ന്യൂട്രോണ്‍, പ്രോട്ടോണ്‍ എന്നിവയടങ്ങിയ ന്യൂക്ലിയസ്സിനു ചുറ്റും വട്ടം തിരിയുന്ന ഇലക്ട്രോണുകളും അടങ്ങിയതാണ് ആറ്റം എന്നത്. ഇലക്ട്രോണുകള്‍ വിവിധ ഭ്രമണ പഥങ്ങളിലാണ് ചുറ്റുന്നത്. ഉയര്‍ന്ന ഭ്രമണ പഥങ്ങളിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് ഊര്‍ജ്ജം കൂടുതലാണ്. ഊര്‍ജ്ജം കൂടുമ്പോള്‍ അത് കുറക്കാനുള്ള പ്രവണത ഏത് പ്രപഞ്ച വസ്തുവിനുമുണ്ട്. അതുകൊണ്ടാണ് ഉയരത്തിലിരിക്കുന്ന വസ്തു താഴേക്ക് വീഴുന്നത്. ഇങ്ങിനെ വീഴുമ്പോള്‍ അതിലുണ്ടായിരുന്ന ഊര്‍ജ്ജം അത് പുറന്തള്ളുന്നു.

ഇവിടെ താഴ്ന്ന ഊര്‍ജ്ജനിലയിലുള്ള ഇലക്ട്രോണുകളെ പുറത്ത് നിന്ന് ഉത്തേജിപ്പിച്ച് അടുത്ത ഭ്രമണ പഥത്തിലേക്ക് ഉയര്‍ത്തുന്നു. പക്ഷെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയില്‍ അത് അധികം തുടരില്ല. അപ്പോള്‍ ഉത്തേജനം മൂലം ലഭിച്ച ഊര്‍ജ്ജം പ്രകാശമായി പുറന്തള്ളി അത് പഴയ ഭ്രമണ പഥത്തിലേക്ക് പതിക്കുന്നു. ഇങ്ങിനെ പുറത്ത് വരുന്ന പ്രകാശം മേല്‍പ്പറഞ്ഞ പോലെ കൃത്യമായ അടുക്കും ചിട്ടയുമുള്ള രീതിയിലായിരിക്കും.

നമ്മള്‍ കിണറില്‍ കിടക്കുന്ന വെള്ളം പമ്പ് ചെയ്ത് ഉയരത്തിലുള്ള ടാങ്കിലെത്തിച്ച് സൗകര്യം പോലെ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പോലെ. അവിടെ നമ്മള്‍ വൈദ്യുതി മെക്കാനിക്കല്‍ എനര്‍ജിയാക്കി മാറ്റി അത് കിണറ്റിലെ വെള്ളത്തില്‍ പ്രയോഗിച്ച് അതിനെ ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജ്ജ നിലയിലേക്ക് കയറ്റുന്നു. ഊര്‍ജ്ജം കുറക്കാനുള്ള പ്രവണത ഉപയോഗിച്ച് നമ്മുടെ സൗകര്യം പോലെ എടുക്കുന്നു. ഇത് തന്നെ പ്രകാശത്തോട് പ്രയോഗിക്കുമ്പോള്‍ അത് ലേസര്‍ ആയി പുറത്ത് വരുന്നു.

പുറത്ത് നിന്നുമുള്ള ഉത്തേജിപ്പിക്കലിന്റെ ഫലമായി ഉണ്ടാകുന്ന റേഡിയേഷന്‍ എന്ന അര്‍ത്ഥത്തിലാണ് Stimulated Emission എന്ന പദം തന്നെ ഉണ്ടാകുന്നത്.
Stimulated Emission ന്റെ സാധ്യതകള്‍ 1930കളില്‍ തന്നെ ഐന്‍സ്റ്റീന്‍ പ്രവചിച്ചിരുന്നങ്കിലും അത് പ്രായോഗികമായത് 1957 ചാള്‍സ് ടൌന്‌സും ആര്‍തര്‍ ലിയോനര്‍ഡും ചേര്‍ന്ന് ബെല്‍ ലബോറട്ടറിയില്‍ തുടങ്ങിയ ഗവേഷണങ്ങളോടെയാണ്. അങ്ങിനെ ഒരു വര്‍ഷത്തിനകം തന്നെ ഒരു റൂബി കഷണത്തിലെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ഉത്തേജിപ്പിച്ച് ആദ്യ ലേസര്‍ ഉറവപൊട്ടി. ശാസ്ത്ര ഗവേഷണങ്ങള്‍ മത്സരവെടിക്കെട്ടുകള്‍ പോലെ വാശിയോടെ നടന്ന ശീതയുദ്ധകാലത്ത് വന്‍ശക്തികള്‍ ഭ്രാന്തുപിടിച്ച ഗവേഷണങ്ങളാണ് ലേസറില്‍ നടത്തിയത്. ഇതിന്റെ സൈനിക സാധ്യതകളാണ് അവരെ ഏറ്റവും പ്രലോഭിപ്പിച്ചത് എന്നത് പ്രത്യേകം പറയേണ്ടല്ലോ.

അറുപതുകളുടെ മധ്യത്തോടെ തിയഡോര്‍ മൈമന്‍ ലേസറിനെ പരീക്ഷണ ശാലകളില്‍ നിന്നും പുറത്തെത്തിച്ചങ്കിലും ഒരു കൗതുകകരമായ കണ്ടുപിടുത്തം എന്നതിനപ്പുറം ഒരു പ്രായോഗിക ഉപാധി എന്ന നിലയിലേക്ക് വളരാന്‍ പിന്നെയും വര്‍ഷങ്ങള്‍ വേണ്ടി വന്നു.

പിന്നീട് എഴുപതുകളില്‍ റൂബിയെ വിട്ട് ഇലക്ട്രോണിക് ഘടകങ്ങളുടെ അവിഭാജ്യ ഘടകമായ സെമി കണ്ടക്ടറുകള്‍ ലേസറിനു വേണ്ടി ഉപയോഗിക്കാന്‍ തുടങ്ങി.
പിന്നീട് ദൃശ്യപ്രകാശത്തില്‍ നിന്ന് ഇന്‍ഫ്രാറെഡ്, എക്‌സ് റെ ലേസറുകളും തുടര്‍ന്ന് ഗ്യാസ് ലേസറുകളും അവതരിപ്പിക്കപ്പെട്ടു. 1980 കളില്‍ ലോക് ഹീഡ് മാര്‍ട്ടിന്‍ അവതരിപ്പിച്ച എ16 യുദ്ധവിമാനങ്ങളില്‍ ലേസര്‍ ഗൈഡട് ബോംബുകള്‍ സ്ഥാനം പിടിച്ചു. ലക്ഷ്യസ്ഥാനങ്ങളെ ഒരു ലേസര്‍ കൊണ്ട് മാര്‍ക്ക് ചെയ്ത് അയക്കുന്ന ബോംബുകള്‍ അതീവ കൃത്യതയോടെ അവയെ തകര്‍ക്കും. ഇങ്ങിനെ ആയിരക്കണക്കിന് ബോംബുകളാണ് ഗള്‍ഫ് യുദ്ധകാലത്ത് സദ്ദാമിന്റെ പടയെ ചാരമാക്കിയത്.

എണ്‍പതുകളില്‍ ഒപ്റ്റിക്കല്‍ ഫൈബര്‍ വന്നതോടെയാണ് ലേസര്‍ അതിന്റെ സാധ്യതകളുടെ വിശ്വരൂപം കാട്ടിയത്. ഒരു മുടിനാരിഴ വണ്ണമുള്ള ഗ്ലാസ് ഫൈബര്‍ കേബിളുകളിലൂടെ ഒരേസമയം ആയിരക്കണക്കിന് ഡാറ്റകളെ ആയിരക്കണക്കിന് കിലോമീറ്റര്‍ എത്തിക്കാമെന്ന സ്ഥിതി അഴിച്ച് വിട്ടത് വാര്‍ത്താവിനിമയത്തിലെ ഒരു കൊടുങ്കാറ്റ് തന്നയാണ്. ഇന്നത് വളര്‍ന്നു വളര്‍ന്ന്, കടലാഴങ്ങളിലൂടെ ഭൂഖണ്ഡങ്ങള്‍ താണ്ടുന്ന ലക്ഷക്കണക്കിന് ഒപ്റ്റിക്കല്‍ ഫൈബറുകളിലേക്ക് എത്തിയിരിക്കുന്നു.

ഇന്ന്, വന്‍ ഗാര്‍മെന്റ് കമ്പനികള്‍ മീറ്ററുകള്‍ ഉയരത്തില്‍ അട്ടിയിട്ടു വെച്ച തുണികള്‍ മുറിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ലേസര്‍ ആണ്. ഓപ്പറേഷന്‍ തിയേറ്ററുകളില്‍ ചോര പൊടിയാതെ മനുഷ്യശരീരം കീറിമുറിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നതും ലേസര്‍ തന്നെ. മള്‍ട്ടി മീഡിയ പ്രസന്റേഷനുകളില്‍ പോയിന്റര്‍ ആയി ഉപയോഗിക്കുന്നതും ഇവനെ തന്നെ. എന്തിനു, കളിപ്പാട്ടങ്ങളില്‍ കീ ചെയിനുകളില്‍ വരെ ഇന്ന് നിറഞ്ഞു കളിക്കുന്നത് ഒരുകാലത്ത് മനുഷ്യനെ വിസ്മയത്തിന്റെ ആകാശങ്ങളിലേക്ക് പറക്കും പരവതാനിയിലെന്നപോലെ നയിച്ച ഈ അത്ഭുത രശ്മിയാണ്.