இயற்பியலுக்கான முதல் நோபல் பரிசை வென்ற 'தற்செயல்' கண்டுபிடிப்பு

"அது ஒளியா?"

"இல்லை."

"மின்சாரமா?"

"தெரிந்த வகையில் அப்படி இல்லை."

"பின்னர் அது என்ன?"

"எனக்குத் தெரியாது."

ஏப்ரல் 1896இல் எச்.ஜே.டபிள்யூ. டாம் (H.J.W. Dam) என்பவருக்கு அளித்த பேட்டியில், வில்ஹெல்ம் கான்ராட் வான் ரான்ட்ஜென் (Wilhelm Conrad von Röntgen) எக்ஸ்-கதிர்களின் தன்மை குறித்த தனது அறியாமையை இவ்வாறு அமைதியாகத் தெரிவித்தார்.

இந்த மர்மக் கதிர்களின் கண்டுபிடிப்பு, மருத்துவம் போன்ற துறைகளில் இதன் பயன் முதலியவற்றுக்காக, நோபல் பரிசின் முதன்முதலான இயற்பியல் பரிசு 1901இல் ரான்ட்ஜெனுக்கு வழங்கப்பட்டது.

கணிதத்தில் மதிப்பு தெளிவாகத் தெரியாத மாறிலிகளை 'X' என்கிறோம்; அதுபோல மர்மமான இந்தக் கதிரை 'எக்ஸ் கதிர்' என்றார் ரான்ட்ஜென். அதுவே இந்தக் கதிரின் பெயராக நிலைத்துவிட்டது.

அவருக்கு அழியாப் புகழையும் நோபல் பரிசையும் தந்ததும், நமக்கு வரப்பிரசாதமாக அமைந்த இந்தக் கண்டுபிடிப்பு நடந்த நாள் - நவம்பர் 8, 1895. இடம்: ஜெர்மனியில் உள்ள வுர்ஸ்பர்க் (Würzburg) நகரம், பல்கலைக்கழக இயற்பியல் ஆய்வுக்கூடம்.

அன்று நிகழவிருக்கும் பெரும் திருப்புமுனை குறித்து எதுவும் அறியாத இயற்பியல் பேராசிரியர் ரான்ட்ஜென், கடந்த சில மாதங்களைப் போலவே அன்றும் தனது ஆய்வில் முனைப்பாக ஈடுபட்டுக்கொண்டிருந்தார்.

குழாய் போன்ற கண்ணாடிக் குடுவையிலிருந்து காற்றை நீக்கி, அதில் ஒருமுனையில் நேர் மின்முனையையும் மறுமுனையில் எதிர் மின்முனையையும் பொருத்தி மின்சாரம் பாய்ச்சினால், அதிசயமாக இடையே வண்ணவண்ண ஒளிக்கீற்றுகள் உருவாகிறது என 1857இல் ஜெர்மன் இயற்பியலாளர் ஹென்ரிக் கெய்ஸ்லர் (Heinrich Geissler) கண்டுபிடித்திருந்தார்.

பின்னர், இதே குடுவையிலிருந்து காற்றை முற்றிலும் நீக்கினால், இடையே ஒளி ஏற்படுவது இல்லை; குடுவையின் உள்ளே கருமை படர்கிறது என ஆங்கில இயற்பியலாளர் வில்லியம் குரூக்ஸ் கண்டறிந்தார். வியப்பாக, இப்போது குடுவையின் கண்ணாடி உறை மஞ்சள்-பச்சை நிறத்தில் ஒளிரத் தொடங்கியது. 1869-1875 இல் மேலும் கூடுதல் ஆய்வுகளை மேற்கொண்டு, குடுவையின் கண்ணாடிச் சுவர்மீது ஃபுளோரசண்ட் (fluorescent) எனும் கிளிர் ஒளிர்வு பூச்சு செய்தால், மேலும் கூடுதல் ஒளிர்வோடு கண்ணாடி உறை ஒளிர்ந்தது.

ஒருவகையில் பார்க்கப் போனால், நியான் ஒளி விளக்கு, டியூப் லைட் முதலியவை குரூக்ஸ் குடுவைதான். வெற்றிடம் உள்ள குடுவையில், நேர் மின்முனையில் உருவாகும் கத்தோட்-கதிர் பாய்ந்து சென்று, எதிரே உள்ள எதிர்மின்முனையை அடைகிறது; இந்தக் கதிர்தான் கிளிர் ஒளிர்வு பூச்சைத் தூண்டி ஒளியை உமிழ்கிறது எனக் கண்டுபிடித்தனர்.

குரூக்ஸ் குடுவையின் உள்ளே உருவாகும் கத்தோட்-கதிர் எவ்வளவு தொலைவு செல்லும் என ஆய்வு மேற்கொண்டார் ரான்ட்ஜென். குரூக்ஸ் குடுவையிலிருந்து பல்வேறு தொலைவுகளில், பேரியம் பிளாட்டினோ சைனைடு என்கிற ஒளிரும் பொருள் பூசப்பட்ட திரையை வைத்து, குடுவையில் மின்னழுத்த வேறுபாடு (Voltage), மின்னாற்றல் வேறுபாடு செய்து, கத்தோட்-கதிர்கள் செல்லும் தொலைவு குறித்து ஆய்வு செய்து வந்தார்.

குடுவையிலிருந்து வெளியே பாய்ந்தாலும், கருமைப் பேப்பரால் குடுவையை மூடினால், கத்தோட்-கதிர்கள் தடைபட்டு விடுகின்றன எனக் கண்டார்.

இவ்வாறு ஆய்வு செய்து கொண்டிருக்கும்போதுதான் அந்தச் சம்பவம் நிகழ்ந்தது.

கருமைப் பேப்பரால் மூடிய குரூக்ஸ் குடுவையை இயக்கி ஆய்வு செய்துகொண்டிருக்கும்போது, அதிசயமாக ஒன்பது அடி தொலைவில் இருந்த பேரியம் பிளாட்டினோ சைனைடு ஒளிர்மத் திரை ஒளிர்ந்தது.

குடுவையின் வெளியே காற்றில், அதிகபட்சம் ஒரு அங்குலம் மட்டுமே கத்தோட்-கதிர்கள் பாயும்; ஆனால் வியப்பாக, ஒன்பது அடி தொலைவில் உள்ள திரை ஒளிர்ந்தது.

முதலில் திகைத்துப் போன ரான்ட்ஜென், இந்த மர்ம ஒளிர்வு குறித்து ஆய்வு செய்தார். குடுவையில் மறுபடி மறுபடி மின்சுற்று செய்தபோதெல்லாம் தொலைவில் திரை ஒளிர்ந்தது. குடுவையில் மின்தடை செய்தால், ஒளிர்வது நின்றது. திரையைக் கூடுதல் குறைந்த தொலைவில் வைத்து ஆய்வு செய்தபோது, நேர்கோட்டில் இருந்தால் மட்டுமே ஒளிர்ந்தது. குடுவையிலிருந்து உருவாகும் எதோ ஒரு கதிரின் தூண்டுதலின் பேரிலேயே, பேரியம் பிளாட்டினோ சைனைடு திரை ஒளிர்கிறது என்பது அவருக்குப் புரிந்தது. ஆனால், ஏன், எப்படி என்பது மட்டும் விளங்கவில்லை.

சிந்தனையில் ஆழ்ந்த ரான்ட்ஜென், அன்று இரவு வெகுநேரம் கழித்துத்தான் வீடு திரும்பினார். வெகுவேகமாக உணவு சாப்பிட்டுவிட்டு, மறுபடியும் ஆய்வகம் திரும்பினார். அடுத்த மூன்று வாரம் உணவு, உறக்கம் மறந்து ஆராய்ந்தார். மறுபடி மறுபடி பரிசோதனையைச் செய்துப் பார்த்தார். காகிதத்திற்குப் பதில் அட்டை எனப் பொருள்களை மாற்றிப் பார்த்தார். திரையைப் பல்வேறு தொலைவுகளில் வைத்துப் பார்த்தார். குடுவை இயக்கப்பட்டபோது எல்லாம் திரை ஒளிர்ந்தது.

கத்தோட்-கதிர்கள், அதாவது எதிர் மின்னேற்றக் கதிர்கள், காந்தப் புலத்தில் திசை மாறும். குடுவையின் அருகில் காந்தத் துண்டை எடுத்துச் சென்றால், கதிர் பாயும் பாதை வளையும். ரான்ட்ஜெனுக்கு முன்பே இதனை ஆய்வாளர்கள் கண்டுபிடித்திருந்தனர். ஆனால், ரான்ட்ஜென் கண்ட மர்மக் கதிர் காந்தப் புலத்தில் திசை மாறவில்லை. ஒளி எவ்வாறு பாயுமோ, அதுபோன்றே நேர்கோட்டில் மட்டுமே பாய்ந்தது.

அவ்வாறு ஆய்வு செய்கையில், தற்செயலாக அக்கதிரினூடே அவரது கை இடைமறித்தது.

அந்தக் கணத்தில் திரையில் அவர் கண்ட காட்சி, அவரைத் திக்குமுக்காடச் செய்தது. கையின் எலும்புகள் தென்பட்டன. தெள்ளத் தெளிவாக எலும்புக்கூடு புலப்படவில்லை. ஆனால் அரைகுறையாக உள்ளங்கை எலும்புகள் புலப்பட்டன. கதிர் பாயும் திசைக்கு எதிர்திசையில், நிழல் போல திரையில் இந்தப் பிம்பம் ஏற்பட்டது. வியப்பில் ஆழ்ந்தார் ரான்ட்ஜென்.

இதுவரை யாரும் கண்டுபிடிக்காத மர்மக்கதிரைக் கண்டுபிடித்துவிட்டோம் என அவரது உள்மனம் கூறியது.

1895 டிசம்பர் 22ஆம் தேதி, தமது மனைவி அன்னா பெர்தா லுட்விக்கை ஆய்வகம் அழைத்து வந்தார். அவரது கைகள் வழியே மர்மக் கதிரைப் பாய்ச்சினார். பொதுவாக எதிர்முனையில் வைக்கும் கிளரொளித் திரைக்குப் பதில், புகைப்படக் கருவியைப் பொருத்தினார். புகைப்பட நெகட்டிவை அலசிப் பார்த்தபோது, அவரது மனைவியின் கை எலும்பு, விரல் மோதிரம் முதலியன தெள்ளத் தெளிவாகத் தெரிந்தது. இதுதான் உலகின் முதன்முதலான எக்ஸ்-ரே படம்.

தனது ஆய்வுகளைச் செழுமைப்படுத்தி, 1895ஆம் ஆண்டு டிசம்பர் 28 அன்று பல்கலைக்கழகத்திற்கு ஆய்வு அறிக்கை சமர்ப்பித்தார். அறிக்கையில், தனது ஆய்வு முடிவுகளைத் தெளிவாக விளக்கியிருந்தார். மர்மக் கதிரான எக்ஸ் கதிர் நேர் கோட்டில் பாய்கிறது. ஒளியைப் போலச் செயல்படுகிறது. கத்தோட் கதிரிலிருந்து முற்றிலும் வேறுபட்டது. காகிதம் போன்ற பல பொருட்களை ஊடுருவிக் கடந்து செல்லும் தன்மை வாய்ந்தது. எலும்புக்கூட்டின் படம் தரவல்லது என்ற பல தகவல்களைத் தொகுத்து அளித்தார். ஒளியை போலவே தன்மை கொண்டிருப்பதால் இது ஒருவகை "கதிர்" என்று தன்னுடைய முடிவையும் கூறினார்.

1896ஆம் ஆண்டு புத்தாண்டு நாளில், ஐரோப்பாவில் உள்ள அனைத்து இயற்பியல் அறிஞர்களையும் இந்த ஆய்வு அறிக்கை எட்டியது. சில நாட்களிலேயே பிரபலமானார் ரான்ட்ஜென். அடுத்த சில வாரங்களிலேயே, எக்ஸ் கதிரைக் கொண்டு எலும்பு முறிவு குறித்து அறிய மருத்துவர்கள் பயன்படுத்தினர். வெறும் வியப்பு வேடிக்கை அல்ல – மருத்துவப் பயன் உள்ளது என்பது தெளிவானது.

எக்ஸ் கதிரை உருவாக்குவது எளிது; உயர் அழுத்த மின்சாரமும் குரூக்ஸ் குடுவையும் இருந்தால் போதும். எனவே, ஐரோப்பாவில் மூலை முடுக்கெங்கும் எக்ஸ் கதிர் இயக்கு நிலையங்கள் தோன்றின. ''உங்கள் எலும்புகளைப் பாரீர்'' எனக் கூவி அழைத்தனர். விளையாட்டிற்கு, வேடிக்கைக்கு எனப் புகைப்படம் போல எக்ஸ்-ரே படம் எடுத்துக்கொண்டனர்.

1896 பிப்ரவரி அன்று, ஒருவரின் தலையை எக்ஸ் கதிர்ப் படம் பிடித்தனர். அதன் பின் அவரது முடி உதிர, வெகுவிரைவில் மரணமடைந்தார். எக்ஸ் கதிர்களை ஆராய்ந்த எடிசனின் உதவியாளரும், எக்ஸ் கதிர் பாதிப்பினால் மரணமடைந்தார். இதன் காரணமாக, அறிவியல் உலகம் எக்ஸ் கதிர்களைக் கவனத்துடன் கையாள வேண்டும் என்ற முடிவை எட்டியது.

நோயறிதலில் எக்ஸ்-கதிர்களின் பயன்பாடு இன்றும் செழுமைப்படுத்தப்பட்டு வருகிறது. எடுத்துக்காட்டாக, காட்ஃப்ரே ஹவுன்ஸ்ஃபீல்டின் (Godfrey Hounsfield) எக்ஸ்-ரே கணினிடோமோகிராஃப் (CT) முக்கிய வளர்ச்சி. இதற்காக அவருக்கு 1979 ஆண்டு நோபல் பரிசு வழங்கப்பட்டது. எக்ஸ்-ரே கருவிகளும் இயற்பியலும் இன்றும் தொடர்ந்து மேம்படுத்தப்பட்டு வருகிறது.

எக்ஸ் கதிர்கள் என்பது என்ன? நமது கண் பார்வைக்கு உதவும் காணுறு ஒளி, வானொலிச் சேவைக்குப் பயன்படுத்தப்படும் ரேடியோ அலைகள், மைக்ரோவேவ் அடுப்பில் பயன்படுத்தப்படும் நுண்ணலைகள் போலவே, எக்ஸ் கதிர்களும் ஒருவகை சிறப்பு மின்காந்த அலைகள்தாம்.

அணுவில் உள்ள எலக்ட்ரான்மீது, வெகுவேகமாக மற்றொரு எலக்ட்ரான் மோதினால், எக்ஸ் கதிர்கள் உருவாகும். கத்தோட்-கதிர்கள் என்பவை உள்ளபடியே எலக்ட்ரான்கள்தாம். நேர்மின்முனையில் உள்ள உலோகத் தகடு, அதியுயர் மின்அழுத்த மின்ஆற்றலில் சூடாக்கி, அதிலிருந்து எலக்ட்ரான்கள் வெளிப்படும். இந்த எலக்ட்ரான்கள், நேர் எதிரே உள்ள எதிர்மின்முனையில் உள்ள உலோகத் தகட்டில் மோதும்போது, அதில் உள்ள எலக்ட்ரான்களுடன் வினைபுரியும்- இதன் தொடர்ச்சியாக எக்ஸ் கதிர் வெளிப்படும்.

இன்று, அணுவுக்குள் எலக்ட்ரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் போன்ற நுண்ணிய அணுத்துகள்கள் உள்ளன என நாம் அறிவோம். ரான்ட்ஜென் காலத்தில் இது தெரியாது. ஜே.ஜே. தாம்சன், 'எலக்ட்ரான்' எனும் எதிர்மின்னேற்ற அணுத்துகள் உள்ளது என்ற கருத்தைப் பல சோதனைகள் வழி நிறுவியபோதும், அதனை ஏற்க ரான்ட்ஜென் தயங்கினார். அணுதான் சிறிய பொருள் - அதற்கும் சிறியது ஏதும் இருக்க முடியாது எனக் கருதினார். ஆயினும், பாரம்பரிய இயற்பியல் சிதைந்து உடைந்து மடியக் காரணமாக இருந்த கண்டுபிடிப்புகளின் அஸ்திவாரக்கல், எக்ஸ் கதிர்கள்தாம்.

பலாப்பழத்தின் மேற்தோலின் முட்களை மட்டும் பார்த்தால், உள்ளே உள்ள தேன் சுவைச் சுளைகள் புலப்படாது அல்லவா? எதிர்மின் முனையில் (கத்தோட்) தோன்றி, நேர்மின் முனையில் (ஆனோட்) வரை பாயும் எலக்ட்ரான்களை மட்டுமே, ரான்ட்ஜெனுக்கு முந்தைய அறிஞர்கள் கண்டனர். இதனைக் 'கத்தோட் கதிர்கள்' என அழைத்து ஆராய்ந்தனர். ஆனோடில் மோதிய எலக்ட்ரான்கள் உருவாக்கும் எக்ஸ் கதிர்கள், அவர்களது பார்வையில் படவில்லை. அவரது இந்தக் கண்டுபிடிப்புக்காக, 1901-இல் நிறுவப்பட்ட நோபல் பரிசின் முதன்முதலான இயற்பியல் நோபல் பரிசு, ரான்ட்ஜெனுக்கு வழங்கப்பட்டது.

ரான்ட்ஜென் ஒரு பொதுநலவாதி. தமது கண்டுபிடிப்பைத் தமது உரிமைச் சொத்து எனக் கொண்டாடவில்லை. அறிவுச்சொத்துரிமை பதிவு செய்ய மறுத்துவிட்டார். மக்கள் பயன்பாட்டுக்கு அளித்தார். அவரது கண்டுபிடிப்புக்காக அவரைச் சிறப்பு செய்யும் விதத்தில் "ரான்ட்ஜென் கதிர்" எனப் பெயர் சூட்ட மற்றவர் கூறியபோதும், தன்னடக்கத்தோடு மறுத்தார். தனது ஆய்வுகளில் 'எக்ஸ் கதிர்' என்றே குறிப்பிட்டார்.

முதல் உலகப்போரின் இறுதியில், ஜெர்மனி தோல்வியைத் தழுவியது. தோல்வியுற்ற ஜெர்மனியில் பசி, பஞ்சம் தலைவிரித்தாடியது. உணவுப் பொருள் கிட்டாமல் வாடிய ரான்ட்ஜெனுக்கு, அவரது அறிவியல் நண்பர்கள் மேலை நாட்டிலிருந்து வெண்ணைய் முதலிய பொருட்களை அனுப்பினர். அந்தச் சூழலிலும், தாம் பெற்ற பொருளைத் தாமே மட்டும் அனுபவிக்கவில்லை. ஆய்வகத்திலிருந்த அனைவருக்கும் பகிர்ந்து அளித்தார் ரான்ட்ஜென்.

(கட்டுரையாளர் முனைவர் த.வி.வெங்கடேஸ்வரன் மொஹாலியில் உள்ள இந்திய அறிவியல் கல்வி ஆராய்ச்சி நிறுவனத்தில் பேராசிரியராக பணிபுரிகிறார்)

- இது, பிபிசிக்காக கலெக்டிவ் நியூஸ்ரூம் வெளியீடு.