కనుదృష్టికి కనబడనివి

సూక్ష్మమైన ధూళి కణాలు కంటికి కనబడకుండా ఆ గదిలోని గాల్లో ఎగురుతూ ఉన్నాయి. సరిగ్గా అప్పుడే ఒక సూర్య కిరణం కిటికీ గుండా లోపలికి చొరబడింది, అప్పటి వరకూ అదృశ్యంగా ఉన్న ధూళి కణాలు కాస్తా ఇప్పుడు అకస్మాత్తుగా కంటిముందు ప్రత్యక్షమయ్యాయి. ధూళి గుండా దూసుకుపోతున్న కిరణం దాని ముసుగును తొలగించి మానవ దృష్టి ముందుకు తీసుకువచ్చింది.

దృశ్య కాంతి గురించి మరి కాస్త ఆలోచించండి. ఆ కాంతి మన కంటికి తెల్లగా అంటే వర్ణ రహితంగా కనిపిస్తుంది. సూర్య కాంతి నీటి బిందువుల గుండా ఖచ్చితమైన కోణంలో ప్రకాశించినప్పుడు ఏమి జరుగుతుంది? నీటి బిందువులు ఆ కాంతిని వక్రీభవం చెందించే పట్టకంగా పనిచేస్తాయి, తత్ఫలితంగా వర్ణరంజితమైన ఇంద్రధనుస్సు మనకు కనిపిస్తుంది!

నిజానికి, మన చుట్టూ ఉన్న వస్తువులు కాంతి యొక్క వేర్వేరు తరంగదైర్ఘ్యాలను పరావర్తనం చెందిస్తుంటాయి, వాటినే మన కళ్ళు రంగులుగా చూస్తుంటాయి. ఉదాహరణకు పచ్చ గడ్డిని తీసుకుంటే, అది పచ్చని కాంతిని ఉత్పత్తి చేయదు, బదులుగా దృశ్య కాంతిలోని పచ్చ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని తప్పించి మిగతా అన్ని తరంగదైర్ఘ్యాలనూ పీల్చుకుంటుంది. తద్వారా పచ్చగడ్డి మన కళ్ళవైపు పచ్చ తరంగదైర్ఘ్యాన్ని పరావర్తనం చెందిస్తుంది. అందుకే, మన కళ్ళకు గడ్డి పచ్చగా కన్పిస్తుంది.

మానవనిర్మిత సాధనాల సహాయం

ఆధునిక ఆవిష్కరణలైన దృక్‌ సాధనాల మూలంగా మునుపు మన కళ్ళకు అదృశ్యంగా ఉన్న అనేకం ఇటీవల సంవత్సరాల్లో కళ్లకు కట్టినట్టు కనబడుతున్నాయి. నిర్జీవంగా కన్పిస్తున్న ఒక నీటి బొట్టును సాధారణ మైక్రోస్కోపులో చూస్తే, అందులో ఎక్కడలేని జీవులన్నీ ఈదులాడుతూ కనిపిస్తాయి. కంటికి నున్నగానూ సమతలంగానూ కన్పించే వెంట్రుక మైక్రోస్కోపులో ఎగుడుదిగుళ్ళతో గరుకుగా కనిపిస్తుంది. అంతేగాక చాలా శక్తివంతమైన మైక్రోస్కోపులు వస్తువుల్ని పది లక్షల రెట్లు పెద్దవిగా చూపిస్తాయి, అంటే ఒక పోస్టల్‌ స్టాంపును ఒక చిన్న దేశపు పరిమాణానికి పెంచడంతో సమానమన్నమాట!

ఇప్పుడు అంతకన్నా మరింత శక్తివంతమైన మైక్రోస్కోపులు ఉపయోగంలోకి రావడంతో, ఏదైనా మూలకం యొక్క ఉపరితలపు పరమాణు స్థాయికి సంబంధించిన నిమ్నోన్నత చిత్రాలు పరిశోధకులకు లభించాయి. అది వారికి, ఇప్పటి వరకూ మానవ దృష్టికి అగోచరంగా కన్పించినవాటిని చూసే అవకాశాన్నిచ్చింది.

మరోవైపు చూస్తే మనకు రాత్రిపూట ఆకాశంలో నక్షత్రాలు కనిపిస్తాయి. ఎన్ని కనిపిస్తాయి? ఎటువంటి దృక్‌ సాధనాల సహాయంలేకుండా చూస్తే కొన్ని వేల నక్షత్రాలను మాత్రమే చూడగలం. అయితే దాదాపు 400 సంవత్సరాల క్రితం టెలిస్కోపును కనుగొనడంతో, ప్రజలు మరిన్ని వేల నక్షత్రాలు చూడనారంభించారు. తరువాత 1920లలో మౌంట్‌ విల్సన్‌ అబ్జర్వేటరీవద్ద ఉన్న ఒక శక్తివంతమైన టెలిస్కోపు ద్వారా చూసినప్పుడు, మనమున్న గ్యాలక్సీకి ఆవల మరిన్ని గ్యాలక్సీలు ఉన్నాయనీ ఆ గ్యాలక్సీల్లో కూడా లెక్కకు మించినన్ని నక్షత్రాలున్నాయనీ వెల్లడైంది. నేడు అత్యాధునిక మానవనిర్మిత మాధ్యమాల ఉపయోగంతో శాస్త్రజ్ఞులు విశ్వాన్ని అన్వేషిస్తూ, విశ్వంలో వేల కోట్ల గ్యాలక్సీలు ఉన్నాయనీ అనేక గ్యాలక్సీల్లో వేవేల కోట్ల నక్షత్రాలున్నాయనీ అంచనాలు వేస్తున్నారు!

పాలపుంతగా ఏర్పడే కోట్లాది నక్షత్రాలు ఒకదానికొకటి ఎంతో సమీపంగా ఉన్నట్లు మనకు కన్పిస్తుంటాయి. కానీ నిజానికి అవి ఒకదానికొకటి ఊహకందనంత దూరాల్లో ఉన్నాయని టెలిస్కోపులు వెల్లడిచేయడం నిజంగా ఎంతో ఆశ్చర్యకరమైన విషయం! అదే విధంగా, ఘనపదార్థాలుగా కనిపించే వస్తువులు నిజానికి లోపల ఎంతో ఖాళీస్థలం ఉన్న  పరమాణువులచే ఏర్పడినవని గ్రహించేలా శక్తివంతమైన మైక్రోస్కోపులు ఎటువంటి దృక్‌ సాధనాల సహాయం లేని కళ్ళకు సహాయం చేశాయి.

సూక్ష్మాతి సూక్ష్మం

మనం ఒక సాధారణ మైక్రోస్కోపులో చూడగల అతి చిన్న రేణువు వెయ్యికోట్ల పరమాణువులచే ఏర్పడినదై ఉంటుంది! అయితే, ఈ పరమాణువుల్లో ఎలెక్ట్రాన్‌లని పిలువబడే పరిభ్రమిస్తున్న సూక్ష్మమైన కణాలు ఉన్నాయని 1897లో కనుగొనడం జరిగింది. కొంతకాలానికి, ఎలెక్ట్రానులు దేని చుట్టూ ఒక కక్ష్యలో పరిభ్రమిస్తుంటాయో ఆ పరమాణు కేంద్రకం, న్యూట్రాన్లూ ప్రోటాన్లూ అనే పెద్ద నలుసులాంటి కణాలచేత నిర్మించబడిందని కనుగొనడం జరిగింది. భూమ్మీద సహజంగా లభించే 88 రకాల పరమాణువులు, అంటే 88 రకాల మూలకాలు మౌలికంగా ఒకే పరిమాణాన్ని కల్గివున్నప్పటికీ, వాటిలోని ప్రతీ మూలకానికి ఉన్న ఎలెక్ట్రాన్లు ప్రోటాన్లు న్యూట్రాన్లు సంఖ్యలోగల వ్యత్యాసాన్నిబట్టి వాటి బరువుల్లో తేడాలు ఉంటాయి.

ఎలెక్ట్రానులు​—⁠హైడ్రోజన్‌ పరమాణువులో ఒకే ఒక ఎలెక్ట్రాన్‌ ఉంటుంది​—⁠క్షణంలో పదిలక్షవ వంతు సమయంలో కోట్లాది సార్లు పరమాణు కేంద్రకం చుట్టూ ఉన్న ఖాళీ స్థలంలో పరిభ్రమించి, పరమాణువుకు ఒక ఆకృతిని ఏర్పరుస్తాయి, అది ఘనపదార్థంలా ప్రవర్తించేలా చేస్తాయి. దాదాపు 1,840 ఎలెక్ట్రానులు సమకూడితేనేగాని ఒక ప్రోటాను లేదా ఒక న్యూట్రాను ద్రవ్యరాశికి సమానం కావు. ప్రోటాన్ను న్యూట్రాన్ను కలిపితే, పరిమాణంలో పూర్తి పరమాణువు కన్నా దాదాపు 1,00,000 రెట్లు చిన్నగా ఉంటుంది!

పరమాణువులో ఎంత ఖాళీ స్థలం ఉందో కొంచెం అర్థం చేసుకోవాలంటే, హైడ్రోజన్‌ పరమాణువు యొక్క కేంద్రకానికీ దాని చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న ఎలెక్ట్రాన్‌కీ మధ్యగల దూరాన్ని ఊహించుకోండి. ఒకే ఒక్క ప్రోటానుతో రూపొందిన ఆ కేంద్రకం టెన్నిస్‌ బంతి అంతటి పరిమాణంలో ఉన్నట్లైతే, దాని చుట్టూ పరిభ్రమిస్తున్న ఎలెక్ట్రాన్‌ దానికి దాదాపు 3 కిలోమీటర్ల దూరంలో ఉంటుంది!

ఎలెక్ట్రాన్‌ను కనుక్కొని వంద సంవత్సరాలు పూర్తైన పురస్కారంగా జరిపిన శతవార్షిక ఉత్సవాలను గురించిన ఒక నివేదికలో ఇలా ఉంది: “గ్రహింపుకు అందనంత [చిన్న] పరిమాణమే అయినా తూచగలిగే బరువునూ విద్యుదావేశాన్నీ కల్గివుండి బొంగరంలా గిరగిరా తిరుగుతూ ఏ కంటికీకానరాని ఒక వస్తువు సంబంధంగా ఉత్సవాలు జరుపుకోవడం గురించి ఎవ్వరూ ప్రశ్నించలేదు. . . . మనం ఎన్నడూ చూడలేనటువంటి వస్తువులు నిజంగానే ఉనికిలో ఉన్నాయన్న తలంపుని నేడు ఎవ్వరూ సందేహించరు.”

అంతకన్నా సూక్ష్మం

పదార్థంలోని అతి చిన్న కణాలను ఒకదానితో మరొకటి ఢీకొనేలా చేసే సామర్థ్యంగల పరమాణు విఘాత యంత్రాలు, ఇప్పుడు శాస్త్రజ్ఞులకు పరమాణువులోని కేంద్రకంలోకి తొంగిచూసే అవకాశాన్ని అందిస్తున్నాయి. తత్ఫలితంగా పాజిట్రాన్లు, ఫోటాన్లు, మీసాన్లు, క్వార్క్‌లు, గ్లూవాన్లు వంటి వింతవింతైన పేర్లు పుడుతున్నాయి​—⁠ఇలాంటివి ఇంకా అనేకం ఉన్నాయి. ఇవన్నీ అదృశ్యమైనవే, చివరికి అత్యంత శక్తివంతమైన మైక్రోస్కోపుల్లో కూడా కనిపించవు. కానీ క్లౌడ్‌ ఛాంబర్‌లు, బబుల్‌ ఛాంబర్‌లు, సింటిల్లేషన్‌ కౌంటర్‌లు వంటి ఉపకరణాల్లో వాటి జాడల్ని గమనించడం వీలౌతుంది.

ఒకప్పుడు అదృశ్యంగా ఉన్నవాటిని ఇప్పుడు పరిశోధకులు చూస్తున్నారు. వారలా చూస్తున్నప్పుడు, తాము విశ్వసిస్తున్న నాలుగు ప్రాధమిక శక్తుల అంటే గురుత్వాకర్షణ విద్యుదయస్కాంత శక్తుల, అలాగే “బలమైన శక్తినీ” “బలహీనమైన శక్తినీ” సూచించే రెండు ఉప కేంద్ర శక్తుల ప్రాముఖ్యతను అవగాహన చేసుకోగల్గుతున్నారు. “సర్వ సిద్ధాంతం” (థియరీ ఆఫ్‌ ఎవ్రీథింగ్‌) అనే పేరుగల సిద్ధాంతాన్ని రూపొందించడానికి కొందరు శాస్త్రజ్ఞులు ప్రయత్నిస్తున్నారు. ఆ సిద్ధాంతం, బ్రహ్మాండం నుంచి సూక్ష్మాతిసూక్ష్మాండం వరకూ విశ్వాన్ని గురించి అర్థం చేసుకోగల ఒక వివరణను అందిస్తుందని వారు ఆశిస్తున్నారు.

కంటితో చూడలేనివాటిని చూడడం ద్వారా మనం ఏ పాఠాల్ని నేర్చుకోగలం? అలాగే, తాము నేర్చుకున్న వాటి ఆధారంగా అనేకమంది ప్రజలు ఎటువంటి ముగింపులకు చేరుకున్నారు? ఈ పరంపరలో తర్వాతి భాగాలు జవాబుల్ని ఇస్తాయి.

[3వ పేజీలోని చిత్రాలు]

నికెల్‌ (పైన), ప్లాటినమ్‌ పరమాణువుల చిత్రాలు

[చిత్రసౌజన్యం]

Courtesy IBM Corporation, Research Division, Almaden Research Center