ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯ ದ್ರವ್ಯ ವಿಸ್ಮಯ

ಗೆಳೆಯರೇ, ‘ದ್ರವ್ಯ’ (ಮ್ಯಾಟರ್) ನಿಮಗೆ ಗೊತ್ತಲ್ಲ? ಇಡೀ ವಿಶ್ವಸೃಷ್ಟಿಗೊಂಡಿರುವುದೇ ಈ ‘ವಸ್ತು’ವಿನಿಂದ ಈ ದ್ರವ್ಯ ದ್ವಿವಿಧ ರೂಪಗಳಲ್ಲಿದೆ: ‘ಮೂಲವಸ್ತು (ಧಾತು) ಮತ್ತು ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತು’. ನೈಸರ್ಗಿಕ ಮೂಲವಸ್ತುಗಳು ತೊಂಬತ್ತೆರಡು ವಿಧಗಳಲ್ಲಿವೆ; ಅವುಗಳದೇ ಭಿನ್ನ ಭಿನ್ನ ಸಂಯೋಜನೆಯಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡಿರುವ ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತುಗಳ ಸಂಖ್ಯೆ ಮೂವ್ವತ್ತು ಲಕ್ಷಕ್ಕಿಂತ ಹೆಚ್ಚಿದೆ.

ನಿಮಗೇ ತಿಳಿದಿರುವಂತೆ ದ್ರವ್ಯದ ಈ ಎರಡೂ ರೂಪಗಳು ಒಂದೇ ‘ಸ್ಥಿತಿ’ಯಲ್ಲಿಲ್ಲ. ದ್ರವ್ಯದ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಸುಪ್ರಸಿದ್ಧ, ಸುಪರಿಚಿತ: ‘ಘನಸ್ಥಿತಿ (ಚಿತ್ರ - 1) ದ್ರವಸ್ಥಿತಿ (ಚಿತ್ರ - 2) ಮತ್ತು ಅನಿಲಸ್ಥಿತಿ (ಚಿತ್ರ - 3)’ ವಿಶೇಷ ಏನೆಂದರೆ ದ್ರವ್ಯದ ಈ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಸ್ಥಿರವಲ್ಲ. ಯಾವುದೇ ರೂಪದ ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಅದರ ಉಷ್ಣತಾ ಮಟ್ಟವನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಅಥವಾ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವುದರಿಂದ ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿಯಿಂದ ಮತ್ತೊಂದು ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬದಲಿಸಬಹುದು.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ ದ್ರವ ಸ್ಥಿತಿಯ ಸಂಯುಕ್ತ ವಸ್ತುವಾದ ನೀರಿನ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ತಗ್ಗಿಸುವುದರಿಂದ ಘನಸ್ಥಿತಿಗೆ (ಮಂಜುಗಡ್ಡೆ) ತರಬಹುದು. ನೀರಿನ ಉಷ್ಣತೆಯನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿಸುವುದರಿಂದ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಗೆ (ಆವಿ) ಬದಲಿಸಬಹುದು.

ವಾಸ್ತವ ಏನೆಂದರೆ ದ್ರವ್ಯದ ಸ್ಥಿತಿಗಳು ಈ ಮೂರೇ ಏನಲ್ಲ. ದ್ರವ್ಯದ ಮತ್ತೂ ಒಂದು ಸ್ಥಿತಿ ಇದೆ. ಅದೇ ‘ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿ’ ವಿಸ್ಮಯ ಏನೆಂದರೆ ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿರುವ ಇಡೀ ದ್ರವ್ಯದ ಶೇಕಡ ತೊಂಬತ್ತೊಂಬತ್ತು ಭಾಗ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲೇ ಇದೆ. ಹಾಗಿದ್ದೂ ಅದು ಅಜ್ಞಾತ ಅಪರಿಚಿತ. ಎಂಥ ವಿಪರ್ಯಾಸ!

ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯ ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಎಲ್ಲೆಲ್ಲೋ ಹುಡುಕಬೇಕಾದ ಅಗತ್ಯ ಏನಿಲ್ಲ. ಉರಿಯುತ್ತಿರುವ ಬೆಂಕಿಯ ಜ್ವಾಲೆಯಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ - 6), ಬೆಳಗುತ್ತಿರುವ ಕೊಳವೆ ದೀಪಗಳಲ್ಲಿ, ಮಿಂಚುಬಳ್ಳಿಗಳ ಆಸುಪಾಸಿನಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ- 5), ಧ್ರುವಪ್ರಭೆಗಳ ಪ್ರದೇಶದಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ - 4) ..... ಅಲ್ಲೆಲ್ಲ ದ್ರವ್ಯ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲೇ ಇರುತ್ತದೆ. ಸೂರ್ಯನಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ - 7), ಎಲ್ಲ ನಕ್ಷತ್ರಗಳಲ್ಲಿ (ಚಿತ್ರ - 8) ನೀಹಾರಿಕೆಗಳಲ್ಲಿ ಇಂಟರ್ ಸ್ಟೆಲ್ಲಾರ್ ಮ್ಯಾಟರ್‌ನಲ್ಲಿ..... ಹಾಗೆಲ್ಲ ಎಲ್ಲ ಗೆಲಾಕ್ಸಿಗಳಲ್ಲೂ ಇರುವ ದ್ರವ್ಯದ್ದೆಲ್ಲ ಬರೀ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾಸ್ಥಿತಿ. ದ್ರವ್ಯದ ಈ ನಾಲ್ಕನೆಯ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ಪ್ರಥಮವಾಗಿ ಬ್ರಿಟಿಷ್ ವಿಜ್ಞಾನಿ ಸರ್ ವಿಲಯಂ ಕ್ರುಕ್ಸ್ ಇಸವಿ 1879ರಲ್ಲಿ ಗುರುತಿಸಿದ ಈ ದ್ರವ್ಯಸ್ಥಿತಿಗೆ ವಿಜ್ಞಾನಿ ‘ಇರ್ವಿಂಗ್ ಲ್ಯಾಂಗ್‌ಮ್ಯೂಯಿರ್’ ‘ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ’ ಎಂದು 1929ರಲ್ಲಿ ಹೆಸರಿಸಿದ.

ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯ ವೈಶಿಷ್ಟ್ಯ ಏನು? ದ್ರವ್ಯದ ಉಳಿದ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗಿಂತ ಈ ಸ್ಥಿತಿ ಭಿನ್ನ ಹೇಗೆ?

ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ಯಾವುದೇ ದ್ರವ್ಯದ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅವುಗಳ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳನ್ನು ಕಳೆದುಕೊಂಡು ‘ಅಯಾನು’ಗಳಾದರೆ ಆ ದ್ರವ್ಯ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಹಾಗೆಂದರೆ ಬರೀ ಅಯಾನುಗಳಿಂದ ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ರೂಪುಗೊಂಡ ದ್ರವ್ಯದ ಸ್ಥಿತಿಯೇ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿ. ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಯೇ ಇತರ ಮೂರು ಸ್ಥಿತಿಗಳಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವ್ಯ ಪರಮಾಣುಗಳಿಂದ ಸಂಯೋಜಿತ; ಪ್ಲಾಸ್ಮಾದಂತೆ ಅಯಾನು ಮತ್ತು ಸ್ವತಂತ್ರ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳಿಂದ ಅಲ್ಲ. ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಗೂ ಇತರ ಸ್ಥಿತಿಗಳಿಗೂ ಇರುವ ವ್ಯತ್ತಾಸ ಇದೇ.

ಅದು ಸರಿ. ಆದರೆ ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ದ್ರವ್ಯ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನು ತಲುಪುವುದು ಹೇಗೆ?

ಅನಿಲವೊಂದು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ತಲುಪಲು ಭಾರೀ ಪ್ರಮಾಣದ ಚೈತನ್ಯ ಪೂರೈಕೆಯಾಗಬೇಕು. ಹಾಗಾದಾಗ ಅನಿಲದ ಪರಮಾಣುಗಳಲ್ಲಿನ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಪರಮಾಣು ಬೀಜದ ಸೆಳೆತದಿಂದ ಕಳಚಿಕೊಂಡು ಸ್ವತಂತ್ರವಾಗುತ್ತವೆ (ಚಿತ್ರ - 9); ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್ ರಹಿತವಾಗುವ ಪರಮಾಣುಗಳು ಅಯಾನುಗಳಾಗುತ್ತವೆ. ಹಾಗಾದಾಗ ಆ ಅನಿಲ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿ ತಲುಪುತ್ತದೆ. ಹೀಗೆ ಸ್ಥಿತ್ಯಂತರಗೊಳಿಸಲು ಪೂರೈಕೆಯಾಗುವ ಶಕ್ತಿ ಶಾಖ ಶಕ್ತಿಯಾಗಬಹುದು. ವಿದ್ಯುತ್ ಶಕ್ತಿಯಾಗಬಹುದು, ಅತಿ ನೇರಳೆ ಕಿರಣಗಳಾಗಬಹುದು, ತೀವ್ರವಾದ ಲೇಸರ್ ಬೆಳಕೂ ಆಗಬಹುದು. ಹಾಗೆ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿ ತಲುಪುವ ದ್ರವ್ಯ ಬಹಳ ಸಾಂದ್ರವಾಗಿರಬಹುದು, ತೀರ ವಿರಳವಾಗಿರಬಹುದು. ವಿಪರೀತ ಬಿಸಿಯಾಗಿರಬಹುದು; ಬರೀ ಬೆಚ್ಚಗೂ ಇರಬಹುದು.

ಉದಾಹರಣೆಗೆ ಸೂರ್ಯನಲ್ಲೂ ನಕ್ಷತ್ರಗಳ ಆಂತರ್ಯದಲ್ಲೂ ನಿರಂತರ ಜರುಗುತ್ತಿರುವ ಜೈವಿಕ ಸಮ್ಮಿಲನ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಅಪಾರ ಶಾಖ ಶಕ್ತಿ ಬಿಡುಗಡೆಯಾಗುತ್ತ ಆ ಕಾಯಗಳ ಅನಿಲ ದ್ರವ್ಯವೆಲ್ಲ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿದೆ.

ಸೂರ್ಯನೊಳಗಿನ ಉಷ್ಣತೆ ಹದಿನೈದು ದಶಲಕ್ಷ ಡಿಗ್ರಿ ಸೆಲ್ಷಿಯಸ್‌ನಷ್ಟಿದ್ದು ಹಾಗೆ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿರುವ ದ್ರವ್ಯ ಸೀಸಕ್ಕಿಂತ ಸಾಂದ್ರವಾಗಿದೆ. ಅದೇ ಧ್ರುವಪ್ರಭೆಗಳಲ್ಲಿನ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ತಣ್ಣಗಿದ್ದು ಗಾಳಿಯಷ್ಟೇ ವಿರಳ ಸಾಂದ್ರತೆ ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ.

ಅನಿಲ ಸ್ಥಿತಿಯ ದ್ರವ್ಯವನ್ನು ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬದಲಿಸಿ ಉಪಯೋಗಕ್ಕೆ ತಂದುಕೊಳ್ಳುವ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು ವಿಜ್ಞಾನ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ನಡೆಯುತ್ತಿವೆ. ತೆಳ್ಳನೆಯ ಪರದೆಯ ಬಹುಸುಂದರ ರೂಪದ ‘ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಸ್ಕ್ರೀನ್ ಟೆಲಿವಿಷನ್’-ಗಳು ತಯಾರಾಗಿವೆ (ಎಲ್.ಸಿ.ಡಿ., ಎಲ್.ಇ.ಡಿ. ಟಿ.ವಿ. ಅಲ್ಲ) ಕಂಪ್ಯೂಟರ್ ಚಿಪ್‌ಗಳ ತಯಾರಿಯಲ್ಲಿ ಮತ್ತು ಶಾಖವನ್ನು ಸಹಿಸದ ಸಾಧನಗಳನ್ನು ಕ್ರಿಮಿಶುದ್ಧಿಗೊಳಿಸುವ ಕ್ರಿಯೆಯಲ್ಲಿ ತಣ್ಣನ್ನ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ಬಳಕೆಯಲ್ಲಿದೆ.

ಅವೆಲ್ಲ ಇರಲಿ ತೀವ್ರ ಶಕ್ತಿಯ ಭಾರೀ ವೇಗೋತ್ಕರ್ಷದ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾದಂಡಗಳನ್ನೇ ಬಳಸುವ (ಚಿತ್ರ - 11) ಭವಿಷ್ಯದ ರಾಕೆಟ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತಲಿದೆ. ನಕ್ಷತ್ರ ಗರ್ಭಗಳಲ್ಲಾಗುತ್ತಿರುವಂತಹದೇ ಜೈವಿಕ ಕ್ರಿಯೆಯಿಂದ ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ರೂಪಿಸಿ ಅಪರಿಮಿತ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಒದಗಿಸಬಲ್ಲ ‘ಪ್ಲಾಸ್ಮಾ ರಿಯಾಕ್ಟರ್’ಗಳ ನಿರ್ಮಾಣದ ಪ್ರಯೋಗಗಳೂ ನಡೆಯುತ್ತಲಿವೆ.