हामीले बोक्ने स्मार्टफोनमा भएका क्यामराको श्रेय आइन्स्टाइनलाई

एक इन्जिनियरले 'क्यामरा फ्ल्याश गन' हातमा उठाए अनि डेस्कमा राखिएको सानो सर्किट बोर्डतिर ताके। त्यो उपकरण चल्नासाथ कोठामा झिलिक्क उज्यालो फैलियो। सबै जनाका आँखा झिम्किए। अनि त्यही बेला उनीहरूले त्यहाँ राखिएको कम्प्युटर बिग्रिएको पनि देखे।

'राज्बरी पाइ' समूहले आफूले विद्यालयहरू र विद्युतीय सामग्रीका पारखीहरूका लागि बनाएको एउटा सस्तो कम्प्युटर फोटो खिच्दा बिग्रिन्छ भन्ने पुष्टि गर्‍यो। जेनन फ्ल्याश ल्याम्प प्रयोग गर्दा त्यसो हुन्छ भन्ने पक्कापक्की भयो।

"त्यसरी [कम्प्युटर] बिग्रँदा हामी रमायौँ," राज्बरी पाइका संस्थापक एबन अप्टन भन्छन्। उनीहरूले उक्त कम्प्युटरमा जडान गरिएको एउटा चिप 'फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट' अर्थात् प्रकाशले इलेक्ट्रनहरू निष्काशन गर्दा उत्पन्न विद्युत् वा 'प्रकाशविद्युतीय प्रभाव'का कारण बिग्रिन्छ भन्ने भेउ पाएका थिए। त्यसलाई तपाईँ उल्टो "लाइट स्विच" पनि भन्न सक्नुहुन्छ।

अप्टन र उनका सहकर्मीहरूले त्यस्तो समस्या देखा पर्ने भन्ने ठान्दै ठानेका थिएनन्। सन् २०१५ को सुरुतिर उक्त कम्प्युटर बजारमा गएपछि 'राज्बरी पाइ २'का एक प्रयोगकर्ताले उक्त समस्या पहिल्याए। त्यसपछि निर्माण गरिएका कम्प्युटरका नयाँ संस्करणहरूमा समस्याकारी चिप एक किसिमको सुरक्षाकवचभित्र राखियो। चिपलाई ढाक्ने बाक्लो कालो पत्रले भित्र छिर्ने प्रकाश छेकिदिन्थ्यो।

एक शताब्दीअघि अल्टबर्ट आइन्स्टाइनले एउटा अभूतपूर्व शोधपत्र प्रकाशित गर्दै फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टबारे व्याख्या गरेका थिए। विद्यावारिधि गर्दै गर्दा उनले सन् १९०५ मा त्योसहित चारवटा शोधपत्र प्रकाशित गरेका थिए। त्यही खोजका लागि उनले सन् १९२१ मा भौतिकशास्त्रतर्फ नोबेल पुरस्कार हात पारे।

फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट अर्थात् प्रकाशविद्युतीय प्रभावले विभिन्न खालका प्रविधिलाई परिस्कार गर्न सघाएको छ। अहिले यो वैज्ञानिक प्रक्रिया शङ्कास्पद व्यक्ति वा चोर आएको चेतावनी दिने अलार्मदेखि सोलर प्यानल र तपाईँ हामीले हातहातमा बोक्ने स्मार्टफोनका क्यामरामा पनि प्रयोग हुन्छ।

'अनौठो प्रक्रिया'

यो कुरा राम्ररी बुझ्न हामीले प्रकाशमा के हुन्छ भन्ने थाहा पाउनुपर्छ। उक्त प्रश्नले आइन्स्टाइनलाई पनि पिरोलेको थियो। सन् १९०५ सम्म वैज्ञानिकहरू प्रकाश तरङ्गका रूपमा मात्र हुन्छ भन्ने धारणा राख्थे। माक्स प्लाङ्कले "क्वान्टा" सिद्धान्त प्रतिपादन गरिसकेका थिए। उक्त सिद्धान्तले प्रकाशसहित सबै विकिरणमा अलगअलग 'प्याकेट'मा ऊर्जा हुने अवधारणा अघि सारेको थियो। तर त्यो निकै विवादित थियो।

हाइन्‌रिख हेर्ट्जसहितका वैज्ञानिकहरूले पनि प्रकाशबाट ससाना झिल्का निकालेर वा विद्युत् चार्ज गराइएका सुनका पाताहरूमा विकर्षण उत्पन्न गराएर प्रकाशविद्युतीय प्रभाव देखाएका थिए।

"प्रकाशबाट विद्युत् उत्पन्न गराउन सक्ने केही अनौठा र अज्ञात प्रक्रियाहरू थिए। त्यसबाट मानिसहरू रनभुल्लमा पर्थे - त्यो बुझ्नै सकिँदैनथ्यो," संयुक्त राज्य अमेरिकास्थित गेटिस्बर्ग कलेजका स्टीभ गिम्बल भन्छन्।

सबैभन्दा अचम्मलाग्दो कुरा चाहिँ प्रकाशबाट उत्सर्जित इलेक्ट्रनहरूको ऊर्जा प्रकाशको सघनताका कारण भिन्न हुँदैनथ्यो। तर प्रकाशको आवृत्ति (फ्रीक्वन्सी) वा रङ्गले प्रभाव पार्थ्यो।

तीनछक्क पार्ने कुरो! धेरै प्रकाश हुनु भनेको धेरै ऊर्जा हुनु हो, हैन त? तरङ्गका जस्ता गुणयुक्त भिन्नाभिन्नै प्याकेट वा कणहरू (तिनलाई पछि 'फोटन' भनियो) बाट प्रकाश बनेको भए ती कणहरूको ऊर्जाले त्यसलाई व्याख्या गर्न सक्छ भन्ने आइन्स्टाइनलाई लाग्यो।

उत्तेजित इलेक्ट्रन

"एउटा फोटन कुनै इलेक्ट्रनमा बज्रिँदा त्यो इलेक्ट्रन उत्तेजित हुन्छ," यूनिभर्सिटी अफ योर्कका पोल डेभिस भन्छन्। उक्त फोटनमा पर्याप्त ऊर्जा हुँदासम्म 'फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट' देखा पर्छ अनि उक्त पदार्थबाट इलेक्ट्रन मुक्त हुन्छ।

फोटोको ऊर्जाको मान देख्न सकिने प्रकाशको रङ्गसँग प्रत्यक्ष सम्बन्धित हुन्छ। उदाहरणका लागि, रातो रङ्गमा भएका फोटनमा भन्दा नीलो रङ्गमा भएका फोटनमा बढी ऊर्जा हुन्छ। त्यसैले हेर्ट्सले गरेको एउटा प्रयोगमा ऊर्जावान् पराबैजनी प्रकाशबाट निकै शक्तिशाली झिल्का निस्किएको देखियो।

आइन्स्टाइनको शोधमा एकमत थिएन - विशेष गरी उनले प्रतिपादन गरेको सापेक्षताको विशेष सिद्धान्तमा। त्यसैले नोबेल भौतिकशास्त्र समितिका केही सदस्यहरूले उनलाई पुरस्कार दिन सङ्कोच माने। बरु उनीहरूले उनलाई फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टका लागि पुरस्कृत गरे।

वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि नोबेल पुरस्कारका लागि फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट सर्वोत्तम छनोट थियो कि थिएन भनेर बहस गर्दै आएका छन्। तर फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट हामीले प्रयोग गर्ने अनेकौँ प्रविधिमा प्रयुक्त भएको छ र त्यसले हाम्रो दैनिक जीवनमा ठूलो परिवर्तन ल्याइदिएको छ भन्नेमा दुईमत छैन।

उदाहरणका लागि, चोर पसेको जनाउ दिने अलार्म प्रणालीले कसरी काम गर्न भन्ने बुझौँ। उक्त उपकरणमा जडित मोशन सेन्सरहरूले इन्फ्रारेड प्रकाशको एउटा पुञ्ज निकालिराख्छन्। तर कुनै मानिस आयो भने त्यो प्रकाशपुञ्ज छेकिन्छ अनि सेन्सरले प्राप्त गर्ने प्रकाश फेरिन्छ। त्यसो हुँदा विद्युत् प्रवाहमा पनि परिवर्तन आउँछ र अलार्म बज्न थाल्छ।

ओलिम्पिक गेम्समा दौड प्रतियोगिताहरूमा धावकहरूले कति बेला अन्तिम रेखा पार गरे भनेर स्पष्ट समय पत्ता लगाउन पनि फोटोइलेक्ट्रिक सेल प्रयोग गरिन्छ। पानीजहाजमा कुहिरो पत्ता लगाउन अनि कारमा चाहिँ वर्षा हुन लागेको पत्ता लगाउन र कुहिरोको जनाउघण्टी एवं सिसा पुछ्ने वाइपर आफैँ खुल्ने बनाउन पनि प्रविधि प्रयोग हुन्छ।

फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट प्रयोग गर्ने अर्को लोकप्रिय साधन डिजिटल क्यामरा हो। डिजिटल क्यामरा जडित सेन्सरहरूले तस्बिर खिच्न सघाउँछन्।

अहिले लगभग सबै मानिस सीएमओएस प्रविधि प्रयोग गर्छन्। नासाले सन् १९९० को दशकमा अन्तरिक्षमा प्रयोग गर्ने उद्देश्यसहित यो प्रविधिमा परिष्कार गरेको थियो। तर अर्बौँ स्मार्टफोनमा जडान हुन पुग्यो।

चन्द्रमामा देखिएको अनौठो आभामण्डल

नासाको सीएमओएस एक्टिभ-पिक्सल इमेज सेन्सर परियोजनामा सहभागी इन्जिनियर एरिक फसम अहिले प्रकाशको सूक्ष्मतम परिमाण अर्थात् एउटा फोटनप्रति पनि संवदेनशील हुने इमेज सेन्सरसँग सम्बन्धित काम गर्दै छन्।

'फोटन-काउन्टर' भनिने त्यस्ता उपकरणहरू अहिले प्रयोगशालामा उपलब्ध छन्। सीटी स्क्यान गर्दा बिरामीले कम विकिरण खेप्नुपर्ने अवस्था सिर्जना गरी त्यसबाट प्राप्त हुने तस्बिरको गुण बढाउँदै डिजिटल इमेजिङमा ठूलो परिवर्तन ल्याइदिन सक्छन्।

"यो नयाँ प्रविधिको सहयोगमा व्यवहारतः अँध्यारोमा देख्न सक्ने क्षमता पनि हामीसँग हुने छ," डार्टमथ कलेजसँग आबद्ध फसम भन्छन्।

आइन्स्टाइनले सन् १९०५ मा फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्टको सिद्धान्त लेखेयता यससँग सम्बन्धित अनेकौँ रमाइला कुराहरू पत्ता लागेका छन्।

तर कुरा त्यत्तिकैमा टुङ्गिदैन। सन् १९६० को दशकमा चन्द्रमामा अवतरण गरेका अन्तरिक्षयात्रीहरूले चन्द्रमाको क्षितिजमा एउटा अनौठो कुरा देखे - एउटा भिन्न खालको आभामण्डल जुन बिस्तारै हुँदै गरेको सूर्यास्तजस्तै देखिन्थ्यो।

वायुमण्डलमा हुने कणहरूले सूर्यको किरण छरिदिँदा पृथ्वीमा सूर्योदय र सूर्यास्तका बेला विशेष परिदृश्य बन्न पुग्छ। तर चन्द्रमामा पृथ्वीको जस्तो वायुमण्डल हुँदैन। चन्द्रमामा त्यस्तो आभामण्डल कसरी उत्पन्न भयो होला त?

सूर्यबाट आएको प्रकाश चन्द्रमाको सतहमा भएको धुलोमा ठोक्किँदा फोटोइलेक्ट्रिक इफेक्ट उत्पन्न भएको र त्यसबाट धुलोका कणमा धनात्मक विद्युतीय चार्ज भयो भन्ने कुरा पत्ता लाग्यो।

धुलोका ती सूक्ष्म कणहरूले एकअर्कालाई विकर्षित गरे अनि बेलाबेलामा चन्द्रमाको भुइँमाथि उडे। त्यस क्रममा तिनले भर्खर अस्ताएको सूर्यको प्रकाश भेट्दा चन्द्रमाको क्षितिजमा आकर्षक आभा फैलियो।

यो सामग्री 'नोबेल प्राइज आउटरीच' र बीबीसीको सहकार्यमा तयार पारिएको हो

बीबीसी न्यूज नेपाली यूट्यूबमा पनि छ। हाम्रो च्यानल सब्स्क्राइब गर्न तथा प्रकाशित भिडिओहरू हेर्न यहाँ क्लिक गर्नुहोस्। तपाईँ फेसबुक, इन्स्टाग्राम र ट्विटरमा पनि हाम्रा सामग्री हेर्न सक्नुहुन्छ। अनि बीबीसी नेपाली सेवाको कार्यक्रम बेलुकी पौने नौ बजे रेडिओमा सोमवारदेखि शुक्रवारसम्म सुन्न सक्नुहुन्छ।