ശാസ്ത്രത്തിലെ റോസെറ്റ സ്റ്റോൺ – ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രയുടെ ചരിത്രം

1799 ൽ നെപ്പോളിയന്റെ നേതൃത്വത്തിൽ ഫ്രഞ്ച് പടയാളികൾ ഈജിപ്റ്റിനെ ആക്രമിച്ചു കീഴടക്കിക്കഴിഞ്ഞ സമയം. ഇന്നത്തെ റാഷിദ് (അന്ന് റോസെറ്റ) എന്നറിയപ്പെടുന്ന സ്ഥലത്തെ തകർന്നുകിടന്നിരുന്ന സെയിന്റ് ജൂലിയൻ കോട്ടയയ്ക്കടുത്ത് നിന്നും അവർക്കൊരു ഫലകം കിട്ടി. ഇതിൽ അക്കാലത്ത് തിരിച്ചറിയാതിരുന്ന ചില ലിപികൾ എഴുതിയിരുന്നു. ആദ്യം അവർ വിചാരിച്ചത്, ശത്രുവിന്റെ ഏതോ കോഡ് ഭാഷ ആണെന്നാണ്. എന്തായാലും, അത് നശിപ്പിക്കാതെ അവർ സ്വന്തം നാട്ടിലേക്ക് കൊണ്ടു പോയി. പിന്നീട്, 1822 ൽ ഴാങ് ഫ്രാങ്കോയിസ് ചാമ്പലിയൻ എന്നൊരു വ്യക്തി പുരാതന ഈജിപ്തിലെ ഹൈറോഗ്ലോഫിക് എഴുത്തുകൾ ആണ് അതെന്ന് മനസ്സിലാക്കി. അതിനെ റോസെറ്റ കല്ലുകൾ എന്ന് വിളിച്ചു. റോസറ്റ കല്ലുകൾ ശരിക്കും പുരാതന ഈജിപ്തിനെക്കുറിച്ചുള്ള എല്ലാത്തരം അറിവുകളും മനുഷ്യന് വ്യക്തമാക്കിക്കൊടുത്തു. അതായത്, റോസറ്റ കല്ലുകളിലെ ഓരോ വാക്കുകളുടെയും വായന ശരിക്കും 1500 വർഷങ്ങൾക്ക് മുൻപുള്ള മനുഷ്യചരിത്രത്തിന്റെ ഓരോ പുതിയ അറിവുകളും ലഭ്യമാക്കുകയായിരുന്നു. അതായത്, മനുഷ്യന്റെ ഭാഷയുടെ, സംസ്കാരത്തിന്റെ വിപ്ലവകരമായ ഒരു പൊളിച്ചെഴുത്താണ് നടന്നത്. ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിലും ഉണ്ട് അത്തരത്തിൽ ഒരു റോസറ്റ കല്ലുകൾ. വായിക്കുംതോറും അത്ഭുതം പ്രദാനം ചെയ്ത കോഡുകളുടെ സമുച്ചയം! അതാണ് ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്ര.

ചിത്രം 1. ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്ര കാണിച്ചിരിക്കുന്നു (വിക്കിപീഡിയയിൽ നിന്നും ശേഖരിച്ചത്).

എന്താണ് ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്ര? അതിനും മുന്നേ, എന്താണ് ശാസ്ത്രത്തിൽ സ്പെക്ട്ര എന്നത്? നമ്മൾ വസ്തുക്കളെ കാണുന്നത് പ്രകാശം അതിൽ പതിക്കുമ്പോഴാണ്. നമ്മൾ കാണുന്ന വിസിബിൾ പ്രകാശം അല്ലാതെ, മറ്റു പലതരം പ്രകാശം ഉള്ളതായി അറിയാമല്ലോ? ഇൻഫ്രാറെഡ് പ്രകാശം, അൾട്രാവയലറ്റ് പ്രകാശം, X-കിരണങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ. ഇവയെ എല്ലാം എങ്ങനെ ആണ് ഇത്തരത്തിൽ തരം തിരിച്ചിരിക്കുന്നത്? അവയുടെ തരംഗ ദൈർഘ്യത്തിന്റെ അല്ലെങ്കിൽ ആവൃത്തിയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ ആണ് ( ഇതിനെ നമ്മൾ സ്പെക്ട്ര എന്ന് പറയുന്നു. പ്രകാശരശ്മികളും, വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള ഇടപെടലുകൾ എന്താണ് എന്നുള്ള പഠനത്തിന് പറയുന്ന പേരാണ് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി). ആറ്റങ്ങളെ ചൂടാക്കിയാൽ അവയിൽ നിന്നും ഇങ്ങനെ പല തരംഗ ദൈർഘ്യത്തിൽ അല്ലെങ്കിൽ ആവൃത്തിയിൽ പ്രകാശതരംഗങ്ങൾ പുറത്തു വരുന്നതായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ മനസ്സിലാക്കിയിരുന്നു. അതെങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നു എന്ന് മനസ്സിലാക്കുവാൻ ഒരു മാർഗമുണ്ട്. ഒരു ചൂടുള്ള ഫിലമെന്റ് പുറത്തേയ്ക്ക് വിടുന്ന പ്രകാശം ഒരു ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് പ്ലേറ്റിൽ പതിപ്പിച്ചാൽ അടുത്തടുത്തായി പല നിറങ്ങൾ കാണുവാൻ സാധിക്കും. എന്നാൽ, ഒരു വാതകത്തിലൂടെ പ്രകാശം കടത്തിവിട്ടിട്ടു ഇത്തരം പരീക്ഷണം നടത്തിയാൽ നിങ്ങൾക്ക് കാണുവാൻ സാധിക്കുക ഇടവിട്ടുള്ള ലൈനുകൾ ആയിരിക്കും. അതായത്, ഫോട്ടോഗ്രാഫിക് പ്ലേറ്റിൽ ഇടവിട്ട് വരകൾ. അതൊക്കെയും പല തരംഗ ദൈർഘ്യത്തിൽ ഉള്ള പ്രകാശമാണ്. നമ്മൾ പഠിക്കുവാൻ ശ്രമിക്കുന്ന ആറ്റത്തിന്റെ സ്വഭാവം അനുസരിച്ചു കിട്ടുന്ന അല്ലെങ്കിൽ ആ ആറ്റങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്ന പ്രകാശം ആണത്. ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ സ്വഭാവം പഠിക്കുവാൻ ശ്രമിച്ചപ്പോൾ അതിൽ നിന്നും പല ആവൃത്തിയിൽ ഉള്ള തരംഗങ്ങൾ പുറപ്പെടുന്നതായി ശാസ്ത്രജ്ഞർ മനസ്സിലാക്കി. അത് ചിത്രം 1 ൽ കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ ആണ് കിട്ടിയത്. ആറ്റങ്ങളിൽ വെച്ച് പഠിക്കുവാൻ ഏറ്റവും സൗകര്യം ഹൈഡ്രജൻ ആയതുകൊണ്ടാണ് അതിനെ ശാസ്ത്രജ്ഞർ പഠിക്കുവാൻ ശ്രമിച്ചത്. റോസറ്റ കല്ലുകളിൽ എഴുതിയിരിക്കുന്ന ആദിമ ഭാഷ പോലെ, അത് ശാസ്ത്രജ്ഞർക്ക് കുറെക്കാലം ദുരൂഹമായി നിന്നു. എന്നാൽ, അത് വിശദീകരിക്കുവാൻ എടുത്ത സമയം ഇവിടെ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രയുടെ കാര്യത്തിൽ വേണ്ടി വന്നില്ല. അത് വിശദീകരിച്ചപ്പോഴോ, ആധുനിക ശാസ്ത്രത്തിന്റെ മുഖച്ഛായ തന്നെ അത് മാറ്റിമറിച്ചു.

നിശബ്ദനായ വിപ്ലവകാരി

ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രയെ കുറിച്ച് ആദ്യത്തെ അറിവുകൾ നമുക്ക് പകർന്നു നൽകിയത്, നിശബ്ദനായ വിപ്ലവകാരി എന്ന് ശാസ്ത്രചരിത്രത്തിൽ അറിയപ്പെട്ട ഒരു വ്യക്തി ആയിരുന്നു. സ്വീഡൻകാരനായ ആൻഡേഴ്സ് ജോനാസ് ആംഗസ്ട്രോം. ആശയപരമായി വിപ്ലവാത്മകമായ പലതും അദ്ദേഹത്തിന്റേതായി പുറത്ത് വന്നെങ്കിലും, അവയുടെ പേരിൽ മേനി നടിച്ചു നടക്കുന്ന സ്വഭാവം അദ്ദേഹത്തിന് ഉണ്ടായിരുന്നില്ല. അതുകൊണ്ടാണ്, നിശബ്ദനായ വിപ്ലവകാരി എന്നൊരു പേര് അദ്ദേഹത്തിന് കൈവന്നത്. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഏറ്റവും മികച്ച സംഭാവന ആയി ശാസ്ത്രലോകം കരുതുന്നത്,സോളാർ സ്പെക്ട്രം മാപ് ഉണ്ടാക്കിയതായിരുന്നു. കൃത്യത ആണ് ശാസ്ത്രത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനം എന്ന് വിശ്വസിച്ചിരുന്ന അദ്ദേഹം, 1868ൽ അത്യന്തം കണിശതയോടെ സൂര്യനിൽ നിന്നും പുറത്ത് വരുന്ന മുഴുവൻ പ്രകാശ രശ്മികളുടെയും മാപ്പ് തയ്യാറാക്കി. ആ പ്രകാശരശ്മികളെ രേഖപ്പെടുത്തി വെയ്ക്കാൻ അദ്ദേഹം പുതിയൊരു യൂണിറ്റ് നിർമ്മിച്ചു. ഒന്നിനെ ആയിരം കോടി കൊണ്ട് ഹരിച്ചാൽ കിട്ടുന്ന സംഖ്യയ്ക്ക് (10^-10) തുല്യമായ രീതിയിൽ അളന്നാൽ മാത്രമേ സൂര്യനിൽ നിന്നുമുള്ള എല്ലാ പ്രകാശത്തിന്റെയും തരംഗ ദൈർഘ്യം കണ്ടെത്തുവാൻ സാധിക്കുകയുള്ളൂ എന്ന് മനസ്സിലാക്കി, ദൂരത്തിനു പുതിയൊരു അളവ് അദ്ദേഹം കൊണ്ട് വന്നു. അതാണ് ആംഗസ്ട്രോം (1/10000000000). അതിൽ നിന്നും, അദ്ദേഹം ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ ഏറ്റവും ശക്തമായ ആദ്യത്തെ ലൈൻ കണ്ടെത്തി. അതായത്, അതുവരെ നിശബ്ദമായിരുന്ന തരംഗദൈർഘ്യങ്ങളെ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി എന്ന് വേണമെങ്കിൽ പറയാം. സ്വീഡനിലെ പ്രശസ്തമായ ഉപ്പാസ്സല യൂണിവേഴ്സിറ്റിയിൽ ജോലി ചെയ്തുകൊണ്ടിരുന്ന സമയത്തായിരുന്നു ഈ കണ്ടെത്തൽ നടത്തിയത്. അന്ന് സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്ന മേഖല ഇന്ന് നാം കാണുന്ന തോതിൽ വളർച്ച പ്രാപിച്ചിട്ടില്ല. അതുകൊണ്ട് തന്നെ സ്വന്തമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്ത ഒരു ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു അദ്ദേഹം തന്റെ പരീക്ഷണങ്ങൾ നടത്തിയത്. സൂര്യനിൽ നിന്നും വരുന്ന പ്രകാശ രശ്മികളെ തന്റെ ഉപകരണത്തിലൂടെ കടത്തിവിട്ടുകൊണ്ട്, സൂര്യനിൽ നിന്നും വരുന്ന കറുത്ത ബാൻഡുകളെ ആയിരുന്നു നിരീക്ഷിച്ചത്.

എന്തായിരുന്നു ആ കറുത്ത ലൈനുകൾക്ക് പിന്നിൽ? ന്യൂക്ലിയർ ഫിഷൻ റിയാക്ഷനുകൾ നടന്നാണ് സൂര്യനിൽ നിന്നും പ്രകാശം പുറത്തുവരുന്നത് എന്ന് അറിയാമല്ലോ? സൂര്യന്റെ പുറത്തെ, അതിന്റെ കോറിനേക്കാളും തണുത്ത ഫോട്ടോസ്ഫെയർ, ക്രോമോസ്ഫെയർ എന്നീ ഭാഗങ്ങളിലേയ്ക്ക് എത്തുമ്പോൾ ഈ കോറിൽ നിന്നും പുറത്തുവരുന്ന ചില പ്രകാശരശ്മികളെ അത് ആഗിരണം ചെയ്യും. അതായത്, പുറത്തുവരുന്ന സൂര്യ രശ്മികളിൽ ചില പ്രത്യേക തരംഗദൈർഘ്യം ഉള്ള രശ്മികൾ കാണുവാൻ സാധിക്കില്ല. ഫോട്ടോസ്ഫെയർ, ക്രോമോസ്ഫെയർ എന്നീ ഭാഗത്തുള്ള ചില ആറ്റങ്ങൾ ആണ് ഇതിന് കാരണം. ആ ആറ്റങ്ങൾ അതിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഊർജ്ജനിലകൾക്ക് ആനുപാതികമായ പ്രകാശ രശ്മികളെ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നു. അതായത്, ഈ നമുക്ക് കിട്ടാത്ത സ്പെക്ട്രൽ ലൈനുകളുടെ തരംഗദൈർഘ്യവും, അതിന് ആനുപാതികമായി ഏത് ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഊർജ്ജ നിലകളും മാച്ച് ചെയ്യുന്നു എന്നറിഞ്ഞാൽ ആ ആറ്റം ഏത് എന്ന് കണ്ടെത്താനാവും. ശാസ്ത്രത്തിന്റെ തലവര തന്നെ മാറ്റി മറിച്ച കണ്ടെത്തൽ ആയിരുന്നൂ അത്. ഈ നിരീക്ഷണത്തിലൂടെ, ആംഗസ്ട്രോം പുതിയ ഒരു നിയമം കൂടി ശാസ്ത്രത്തിന് കൊടുത്തു. വാതകങ്ങൾ ആഗിരണം ചെയ്യുന്നതും, പുറത്തുവിടുന്നതുമായ പ്രകാശത്തിനു ഒരേ തരംഗദൈർഘ്യം ആണ് എന്നതായിരുന്നു ആ നിയമം. അങ്ങനെ അദ്ദേഹം, പ്രകാശവും, അവ കടന്നുപോകുന്ന വസ്തുക്കളും തമ്മിലുള്ള അതുവരെ മനുഷ്യന്റെ മുന്നിൽ നിഗൂഢമായി നില നിന്ന ക്രയവിക്രയങ്ങൾ എങ്ങനെ ആണ് എന്ന് ലോകത്തിന് മുമ്പിൽ വെളിപ്പെടുത്തി.

ജോസഫ് വോൺ ഫ്രൗൺഹോഫർ (demonstrating the spectroscope)

പ്രകാശത്തിനു ഇരുട്ട് കൊണ്ടുവന്നയാൾ

യഥാർഥത്തിൽ, ആംഗസ്ട്രോമീനും മുൻപു തന്നെ ഇതിനു വേണ്ട ശ്രമങ്ങൾ തുടങ്ങിയിരുന്നു. ശാസ്ത്രീയമായി അത്തരത്തിലൊന്ന് നടന്നത് ആ നൂറ്റാണ്ടിന്റെ തുടക്കത്തിൽ ആയിരുന്നു. വില്ല്യം വോളസ്റ്റൺ എന്ന് പേരുള്ള ഒരു ബ്രിട്ടിഷ് ശാസ്ത്രജ്ഞൻ 1802 ൽ ആയിരുന്നു ഇതു കണ്ടെത്തിയത്. സൂര്യപ്രകാശത്തിൽ നിന്നും വരുന്ന ആ അസാധാരണമായ കറുത്ത ബാൻഡുകൾ എന്താണെന്ന് പക്ഷേ അദ്ദേഹം ഗൗരവത്തോടെ പഠിക്കുവാൻ മെനക്കെട്ടില്ല. യഥാർഥത്തിൽ, വോളസ്റ്റിന്റെ താല്പര്യം അതല്ലായിരുന്നു. വർണ്ണപ്രകാശത്തിന്റെ ശുദ്ധത കണ്ടെത്തുക എന്നതായിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ ആവശ്യം. പക്ഷേ, അതിനിടയിൽ വന്നു പെട്ട ഒരു സുവർണ്ണാവസ്സരത്തിനെ ശല്യങ്ങൾ ആയിട്ടാണ് അദ്ദേഹം കണ്ടത്. എന്നാൽ, ജെർമൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായ ജോസഫ് വോൺ ഫ്രൗൺഹോഫർ 1814 ൽ ആ ബാൻഡുകളെ അങ്ങനെ എല്ലാം കണ്ടത്. നീണ്ട കഷ്ടപ്പാടിന്റെ ഒരു ബാല്യകാലവും, അതിനുശേഷം അത്ഭുതപ്പെടുത്തുന്ന ഒരു ശാസ്ത്രജീവിതവും ഉണ്ടായിരുന്നു ഫ്രൗൺഹോഫറിന്. ഒരു ഗ്ലാസ്സ് നിർമ്മാണത്തൊഴിലാളിയുടെ പതിനൊന്നാമത്തെ കുട്ടി ആയിട്ടായിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ ജനനം. ഫ്രൗൺഹോഫറിന്റെ ചെറുപ്പത്തിൽ തന്നെ അച്ഛനും അമ്മയും മരിച്ചു. തുടർന്നു ചെറിയ പ്രായത്തിൽ തന്നെ ജോലിയ്ക്ക് പോകേണ്ടി വന്നു. ജോലി ചെയ്തുകൊണ്ടിരുന്ന കെട്ടിടം തകർന്നു വീണു കിടന്നപ്പോൾ, അതിന്റെ കെട്ടിടാവിശിഷ്ടങ്ങൾക്കിടയിൽ നിന്നും, അദ്ദേഹത്തിന് പുതിയൊരു ജീവിതത്തിനു കൈ കൊടുത്തത്, അന്നത്തെ ബവേറിയൻ പ്രിൻസ് ആയിരുന്ന മാക്സിമില്ലൻ IV ആയിരുന്നു. പ്രിൻസിന്റെ സഹായത്താൽ മ്യൂണിച്ച് ഇൻസ്റ്റിറ്റ്യൂട് ഓഫ് ഒപ്ടിക്സ് എന്നറിയപ്പെട്ട Optical Institute of the Benediktbeuern Monastery എന്ന സ്ഥാപനത്തിൽ അദ്ദേഹത്തിന് വിദ്യാഭാസം ചെയ്യാൻ കഴിഞ്ഞു. ഒരു മികച്ച ഗ്ലാസ്സ് നിർമ്മാതാവിന്റെ മകനായിരുന്ന ഫ്രൗൺഹോഫർ, തന്റെ അച്ഛന്റെ കയ്യിൽ നിന്നും പഠിച്ചെടുത്ത ഗ്ലാസ്സ് നിർമ്മാണ രീതികളും, അതിൽ തന്നെ ലഭിച്ച ഔപചാരിക വിദ്യാഭാസവും മൂലം പിന്നീട് ഒന്നാന്തരമൊരു സ്പെക്ട്രോസ്കോപിസ്റ്റ് ആയി മാറി . സൂര്യനിൽ നിന്നുമുള്ള, വോളസ്റ്റൺ കണ്ടെത്തിയ ഇരുണ്ട ബാൻഡുകളെ കുറിച്ച് ഫ്രൗൺഹോഫർ കൂടുതൽ ആഴത്തിൽ പഠിച്ചു. സ്വന്തമായി നിർമ്മിച്ചെടുത്ത ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ചായിരുന്നു ഫ്രൗൺഹോഫർ ഈ പഠനങ്ങൾ നടത്തിയത്. നൂറു കണക്കിന് ഇരുണ്ട ബാൻഡുകൾ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി (കൃത്യമായി പറഞ്ഞാൽ 570 എണ്ണം) . ഏറ്റവും ശക്തമായി ലഭിച്ച ബാൻഡുകളെ അദ്ദേഹം ഇംഗ്ലീഷ് അക്ഷരമാലയിലെ A മുതൽ H വരെയുള്ള പേരുകൾ ഇട്ടു വിളിച്ചു. അവയെ പിന്നീട് ഫ്രൗൺഹോഫർ ലൈനുകൾ എന്ന് വിളിച്ചു. അവയൊക്കെയും ചില ആറ്റങ്ങളുടെ ലൈനുകൾ ആണ് എന്ന് എന്ന് അദ്ദേഹത്തിനു അറിയുമായിരുന്നില്ല. പക്ഷേ, അത്യധികം സൂക്ഷ്മതയോടെ അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തിയ ആ ബാൻഡുകൾ പിന്നീട് ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ ഈ മേഖലയിൽ ഉള്ള ഗവേഷണങ്ങളെ നന്നായി സഹായിച്ചു. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ആ പരീക്ഷണങ്ങളിൽ ഉള്ള ആറ്റങ്ങൾ ഏതൊക്കെ എന്ന് പിന്നീട്, 1859 കളിൽ കിർച്ചോഫും, ബൻസാനും കണ്ടെത്തി. കിർച്ചോഫിന്റെയും, ബൻസന്റെയും പരീക്ഷണങ്ങൾ അറ്റോമിക സ്പെക്ട്രോസ്കോപ്പി എന്ന ശാഖയിൽ കൊണ്ട് വന്ന മാറ്റങ്ങൾ ഇവിടെ വിവരിക്കുവാൻ സാധിക്കുന്നതിലും അധികമാണ്. നിരന്തരമായി ഗ്ലാസ്സ് വസ്തുക്കൾ ഉപയോഗിച്ചുള്ള പരീക്ഷണങ്ങൾ 1826 ൽ 39 ആമത്തെ വയസ്സിൽ ഫ്രൗൺഹോഫറിന്റെ മരണത്തിനിടയാക്കി. അദ്ദേഹത്തിന്റെ ശവക്കല്ലറയിൽ “പ്രകാശത്തിനു ഇരുട്ട് കൊണ്ടുവന്നയാൾ” എന്ന് കൊത്തിവെച്ചിട്ടുണ്ട്. അതിലും മികച്ചൊരു വാചകം ശരിക്കും അദ്ദേഹത്തിനെ വിശേഷിപ്പിക്കാനില്ല എന്നതാണ് സത്യം.

യോഹൻ ജക്കോ ബാൽമർ

കൂടുതൽ കണ്ടെത്തലുകൾ

പിന്നീട്, ബാഹ്യകാശ വസ്തുക്കളുടെ സ്പെക്ട്ര പഠിച്ചുകൊണ്ടിരുന്ന സമയത്ത്, 1881 ൽ സർ വില്ല്യം ഹഗ്ഗിൻസ് എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ ഇലക്ട്രോണിക് ഊർജ്ജ നിലകൾക്ക് അനുസൃതമായ 10 ലൈനുകൾ ഉണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി. ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിൽ കാണുന്ന ഈ ലൈനുകൾ ഓരോന്നും വിശദമാക്കുവാൻ, 1885 ൽ യോഹൻ ജക്കോ ബാൽമർ എന്ന സ്കൂൾ അദ്ധ്യാപകൻ, ഒരു സമവാക്യം കണ്ടെത്തി. ഒരു സ്കൂൾ അധ്യാപകൻ ആയിരിക്കെ തന്നെ അസാധാരണമായ ഗവേഷണ ത്വര ഉണ്ടായിരുന്ന വ്യക്തി ആയിരുന്നു ബാൽമർ. ഹൈഡ്രജൻ ആറ്റത്തിന്റെ സ്പെക്ട്രത്തിലെ ലൈനുകളെ വിശദീകരിക്കുവാൻ അദ്ദേഹം പുതുതായി കണ്ടെത്തിയ ആ സമവാക്യം, ഏതെങ്കിലും ഒരു ആറ്റമിക് സ്പെക്ട്രത്തിനെ വിശദീകരിക്കുന്ന ആദ്യത്തെ സമവാക്യം ആയിരുന്നു. അത് വെച്ച് അദ്ദേഹം ആദ്യം വിശദീകരിച്ച ലൈനിനെ, പിന്നീട് ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിലെ ബാൽമർ ലൈനുകൾ എന്ന് വിളിച്ചു. അന്നത്തെ കാലത്ത് അതിനെ ബാൽമർ ആൽഫ ലൈൻ, ബീറ്റ ലൈൻ എന്നൊക്കെ ആയിരുന്നു വിളിച്ചിരുന്നത്. ചിത്രം 1 ൽ കാണുന്നതിൽ, വിസിബിൾ പ്രകാശത്തിന്റെ ഇടതു വശത്ത് കാണുന്നത് അൾട്രവയലറ്റ് മേഖലയിൽ ഉള്ള ഹൈഡ്രജന്റെ ബാൻഡുകൾ ആണ്. വലതു വശത്ത് കാണുന്നത് ഇൻഫ്രാറെഡ് മേഖലയിലെ ഹൈഡ്രജന്റെ ബാൻഡുകളാണ്. ബാൽമേറിന് ശരിക്കും ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിലെ വിസിബിൾ പ്രകാശത്തിനെ കുറിച്ച് മാത്രമേ അറിയുമായിരുന്നുള്ളൂ. അത് കൊണ്ട് തന്നെ അദ്ദേഹം തന്റെ സമവാക്യം രൂപീകരിക്കുന്ന സമയത്ത് അതിനെക്കുറിച്ച് മാത്രമേ ചിന്തിച്ചിരുന്നുള്ളൂ. ആംഗസ്ട്രോം കണ്ടെത്തിയ ഹൈഡ്രജന്റെ വിസിബിൾ പ്രകാശ സ്പെക്ട്രം വിശദീകരിക്കുക എന്നത് മാത്രമാണ് ബാൽമർ ഉദ്ദേശിച്ചത്. എന്നാൽ, അതിന്റെ കൂടുതൽ മാനങ്ങൾ ഉരുത്തിരിഞ്ഞു വരാനിരിക്കുന്നതേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ. ബാൽമർ അദ്ദേഹത്തിന്റെ, അക്കാദമിക ലോകവുമായുള്ള കുറഞ്ഞ ഇടപഴകലുകൾ മൂലം, അക്കാദമിക രംഗത്ത് അത്ര വില മതിപ്പു ഉണ്ടായിരുന്ന ആളായിരുന്നില്ല. തന്നെയുമല്ല, ബാൽമർ ലൈനുകൾ എന്ന് പിന്നീട് നാമകരണം ചെയ്യപ്പെട്ട ഈ സമവാക്യം അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തുന്നത്, അദ്ദേഹത്തിന്റെ അറുപതാം വയസ്സിൽ ആയിരുന്നു. ബാൽമാറിന്റേതായി പ്രസിദ്ധീകരിക്കപ്പെട്ട ഒരേ ഒരു ശാസ്ത്രലേഖനം മാത്രമേ ഉണ്ടായിരുന്നുള്ളൂ. അതാകട്ടെ, ഈ സമവാക്യത്തിന്റെ കണ്ടത്തൽ നടത്തിയ ശാസ്ത്രലേഖനം ആയിരുന്നു. അതുകൊണ്ട് തന്നെ, ശാസ്ത്രസ്മൂഹത്തിൽ പ്രത്യേകിച്ച് വലിയ രീതിയിൽ അറിയപ്പെടുന്ന വ്യക്തി ബാൽമർ. ഇക്കാരണങ്ങൾ കൊണ്ട്, ആ സമവാക്യം ആരും ആദ്യം കാര്യമായി ശ്രദ്ധിച്ചതും അല്ല, അതുകൂടാതെ ശാസ്ത്രലോകത്തിൽ പിന്നീട് ഇതു വലിയ മാറ്റങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കുമെന്നോ, അതിന് പുതിയ തലങ്ങൾ കൈ വരുമെന്നോ അദ്ദേഹം ഉൾപ്പെടെ ആരും അന്നത്തെ കാലത്തു അത്ര വിശ്വസിച്ചിരുന്നുമില്ല.

തിയോഡർ ലേമൻ

ബാൽമേറിന്റെ ഈ കണ്ടെത്തലുകൾ അദ്ദേഹത്തിന്റെ നാടായ സ്വിറ്റ്സർലൻഡിൽ നിന്നും അനേകം ദൂരം സഞ്ചരിച്ചു അമേരിക്കയിൽ ഉള്ള ഒരു ശാസ്ത്രജ്ഞനെ സ്വാധീനിച്ചു. തിയോഡർ ലേമൻ എന്നായിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേര്. അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികളിൽ ഗവേഷണം നടത്തിക്കൊണ്ടിരുന്ന ലേമൻ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിൽ ഉള്ള അൾട്രാവയലറ്റ് ബാൻഡുകളെ കുറിച്ച് പഠിച്ചു. ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിൽ അൾട്രാവയലറ്റ് രശ്മികൾ അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു എന്ന് അദ്ദേഹം കണ്ടെത്തി. ആ പുതിയ ലൈനുകളെ തിരിച്ചറിഞ്ഞപ്പോൾ അവയെ പിന്നീട് ലൈമാൻ ലൈനുകൾ എന്ന് വിളിച്ചു.

Electron transitions and their resulting wavelengths for hydrogen. Energy levels are not to scale.

ഈ ചിന്തകൾ ശാസ്ത്രത്തിൽ വ്യാപ്കമായിക്കൊണ്ടിരിക്കുമ്പോൾ ആണ് സ്വീഡൻകാരനായ മറ്റൊരു ശാസ്ത്രജ്ഞൻ പുതിയൊരു സമവാക്യവുമായി മുന്നോട്ടു വരുന്നത്. അദ്ദേഹവും ശാസ്ത്രജ്ഞർക്കിടയിൽ അത്രയൊന്നും അറിയപ്പെട്ടിരുന്ന ആൾ അല്ലായിരുന്നു. ജോഹന്നാസ് റോബർട്ട് റിഡ്ബർഗ് എന്നായിരുന്നു അദ്ദേഹത്തിന്റെ പേര്. 1888 ൽ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിന്റെ മുഴുവൻ സ്വഭാവങ്ങളും മനസ്സിലാക്കുവാൻ പര്യാപ്തമായ വിധത്തിൽ ഒരു സമവാക്യം അദ്ദേഹം അവതരിപ്പിച്ചു. അതുവരെ നില നിന്നിരുന്ന ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രയുടെ പൊതുധാരണകളെ ഉദ്ദീപിപ്പിക്കുന്നതായിരുന്നു ആ സമവാക്യം. അത് ബാൽമാറും, ലേമനും അവതരിപ്പിച്ച സമവാക്യങ്ങളുമായി ചേർന്നു നിൽക്കുന്നവ ആയിരുന്നു. ഇതിനോടൊപ്പം പുതിയൊരു സ്ഥിരാങ്കം കൂടി റിഡ്ബർഗ് അവതരിപ്പിച്ചു. അതായിരുന്നു റിഡ്ബർഗ് സ്ഥിരാങ്കം. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ ഏറെ ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്ന, പല തരത്തിലുമുള്ള കണ്ടത്തലുകൾക്ക് പിന്നീട് റിഡ്ബർഗ് സ്ഥിരാങ്കം ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചു. റിഡ്ബർഗിന്റെ ഈ സമവാക്യത്തിൽ പ്രചോദിതർ ആയി പിന്നീട് 1908 ൽ ജെർമൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയ ഫ്രെഡറിക്ക് പാഷൻ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിലെ പുതിയ ചില ലൈനുകളെ കണ്ടെത്തി. അവയെ പാഷൻ സീരീസ് എന്ന് വിളിച്ചു. അത് കഴിഞ്ഞു 1922 ൽ അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയ ഫ്രെഡറിക് സുംനേർ ബ്രാക്കറ്റ് പുതിയ ചില ലൈനുകൾ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രത്തിൽ കണ്ടെത്തി. അവയെ പിന്നീട് ബ്രാക്കറ്റ് സീരീസ് എന്ന് വിളിച്ചു. മറ്റൊരു കണ്ടെത്തൽ നടന്നത് 1924 ൽ ആയിരുന്നു. അത് കണ്ടെത്തിയത് അമേരിക്കൻ ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയ ഓഗസ്റ്റ് ഹെർമൻ ഫൺഡ് ആയിരുന്നു. അത് കൊണ്ട് അതിനെ ഫൺഡ് സീരീസ് എന്ന് വിളിച്ചു. റിഡ്ബർഗ് അദ്ദേഹത്തിന്റെ സമവാക്യം അവതരിപ്പിക്കുന്ന സമയത്ത് ആ സമവാക്യത്തിന്റെ പിന്നിൽ പ്രവർത്തിക്കുന്ന ശാസ്ത്രം എന്ത് എന്ന് മനസ്സിലായിരുന്നില്ല. ആ ശാസ്ത്രം പക്ഷേ അദ്ദേഹത്തിന്റെ മരണത്തിനും മുന്നേ ശാസ്ത്രലോകം കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. റിഡ്ബർഗിന്റെ മരണത്തിനും ആറു വർഷം മുൻപു, 1913 ൽ ഇതിന്റെ ശാസ്ത്രം ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിന്റെ നിയമങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് നീൽസ് ബോർ എന്ന വിഖ്യാത ശാസ്ത്രജ്ഞൻ വിശദീകരിച്ചു. അതിനെക്കുറിച്ച് പിന്നീട് കാണാം.

റോസറ്റ കല്ലുകളിലേയ്ക്ക് തിരിച്ചു വരാം. അവ, പുരാതന മനുഷ്യന്റെ ലോകത്തെയും, നമ്മുടെ സംസ്കാരങ്ങളുടെ പിറവികളിലേയ്ക്കും വെളിച്ചം വീശിയെങ്കിൽ, ശാസ്ത്രത്തിലെ റോസറ്റ കല്ലുകളായ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രം ആറ്റത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കങ്ങളിലേയ്ക്ക്, അവിടെ നിന്നും ആധുനിക മനുഷ്യന്റെ പുതിയ പരിണാമങ്ങളിലേയ്ക്ക് വെളിച്ചം വീശുന്നവയായിരുന്നു.

കുറിപ്പുകള്‍

1979 ൽ Theodor W. Hinsch, Arthur L. Schawlow, George W. Series എന്നിവർ ചേർന്നു സയന്റിഫിക് അമേരിക്കൻ എന്ന മാസികയിൽ എഴുതിയ The spectrum of atomic hydrogen എന്ന ലേഖനത്തിൽ ഹൈഡ്രജൻ സ്പെക്ട്രയെ കുറിച്ചു പറയുന്നത് ആധുനിക ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിലെ റോസെറ്റ കല്ലുകൾ എന്നാണ്. റോസറ്റ കല്ലുകൾ വിശദീകരിക്കുവാൻ പ്രശസ്ത ശാസ്ത്രജ്ഞനായ തോമസ് യംഗും പരിശ്രമിച്ചിട്ടുണ്ട്.
https://www.ebsco.com/research-starters/biography/ എന്ന വെബ് ലിങ്കിൽ മിക്കവാറും എല്ശാ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെയും, കണ്ടെത്തലുകളുടെയും വിവരണം ഉണ്ട്.
Fraunhofer Effect Atomic Absorption Spectrometry എന്ന ലേഖനം. ജെന്നിഫർ എ റെസ്റ്റും കൂട്ടരും ചേർന്നെഴുതിയ ലേഖനം (Anal. Chem.2005,77,1060-1067

ഈ വിവരിച്ചിരിക്കുന്ന ലേഖനങ്ങളും, വെബ്പേജുകളുമല്ലാതെ നിരവധി സോഴ്സുകൾ അവലംബിച്ചാണ് ഈ ലേഖനം പൂർത്തീകരിച്ചിരിക്കുന്നത്. വിസ്താരഭയത്താൽ കൂടുതൽ ചേർക്കുന്നില്ല.