ഫോട്ടോണ്‍
വിക്കിപീഡിയ, ഒരു സ്വതന്ത്ര വിജ്ഞാനകോശം.
- പ്രകാശം എന്ന വാക്ക് കൊണ്ട് ഇവിടെ വിവക്ഷിക്കുന്നത് വിദ്യുത്കാന്തിക പ്രസരണത്തിലെ ഏത് തരംഗത്തേയുമാകാം. അതിനാല്‍ എക്സ്-കിരണങ്ങള്‍, ഗാമാ കിരണങ്ങള്‍, അള്‍ട്രാവയലറ്റ് കിരണങ്ങള്‍, മൈക്രോതരംഗങ്ങള്‍, റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍, ദൃശ്യപ്രകാശം തുടങ്ങിയവ എല്ലാം പ്രകാശത്തിന്റെ വിവിധ രൂപങ്ങളാണ്.
ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രത്തില്‍ വിദ്യുത്കാന്തിക തരംഗത്തിനു കാരണമാകുന്ന മൌലീക കണം (elementary particle) ആകുന്നു ഫോട്ടോണ്‍. എല്ലാ വിദ്യുത്കാന്തിക പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളിലും മദ്ധ്യസ്ഥത വഹിക്കുന്ന മൌലീക കണം ആണ് ഇത്. ഫോട്ടോണിന്റെ ദ്രവ്യമാനം പൂജ്യവും അത് c (ശൂന്യതയിലെ പ്രകാശവേഗത) എന്ന സ്ഥിരവേഗതയില്‍ സഞ്ചരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പദാര്‍ത്ഥത്തിന്റെ സാന്നിദ്ധ്യം അതിന്റെ ആവൃത്തിക്ക് ആനുപാതികമായ ഊര്‍ജ്ജവും ആക്കവും കൈമാറ്റം ചെയ്ത് ഫോട്ടോണിന്റെ വേഗത കുറയുകയോ ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയോ ചെയ്യുന്നു. മറ്റുള്ള എല്ലാ “ക്വാണ്ട“ ത്തേപ്പോലെയും ഫോട്ടോണിനു തരംഗത്തിന്റേയും കണികയുടേയും സ്വഭാവം ഉണ്ട്. അതായത് ഫോട്ടോണ്‍ തരംഗ-കണിക ദ്വന്ദ്വത (wave-particle duality) പ്രദര്‍ശിപ്പിക്കുന്നു.
ചില പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളെ ക്ലാസ്സിക്കല്‍ ഭൌതീകത്തിലെ തരംഗമാതൃകയ്ക്ക് വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിയാതെ വന്നപ്പോള്‍ ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍‌സ്റ്റീനാണ് ഫോട്ടോണിന്റെ ആധുനിക ധാരണ ക്രമേണ (1905-1917) രൂപപ്പെടുത്തിയെടുത്തത്. പ്രകാശത്തിന്റെ ഊര്‍ജ്ജത്തിന്റെ ആവൃത്തിയിലുള്ള വിധേയത്വവും, പദാര്‍ത്ഥവും (matter) വികിരണവും (radiation) താപസമീകരണത്തില്‍ (thermal equilibrium) ആകുന്ന പ്രതിഭാസവും വിശദീകരിക്കുവാന്‍ ഫോട്ടോണ്‍ മാതൃകയ്ക്ക് കഴിഞ്ഞു. ചില ഭൌതീകശാസ്ത്രജ്ഞന്മാര്‍ ഈ അസാധാരണ പ്രതിഭാസങ്ങളെ അര്‍ദ്ധ ക്ലാസ്സിക്കല്‍ മാതൃക അനുസരിച്ച് വിശദരിക്കാന്‍ ശ്രമിച്ചു. ഈ അര്‍ദ്ധ ക്ലാസ്സിക്കല്‍ മാതൃകയില്‍ പ്രകാശത്തെ മാക്സ്‌വെല്‍ സമവാക്യങ്ങള്‍ (Maxwell's equations) അനുസരിച്ചും എന്നാല്‍ പ്രകാശം ഉതിര്‍ക്കുകയും ആഗിരണം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നത് ക്വാണ്ട ആയിട്ടുമാണ് എന്നായിരുന്നു കരുതിയിരുന്നത്.
സൈദ്ധാന്തിക ഭൌതീകശാസ്ത്രത്തിന്റേയും പരീക്ഷണ ജ്യോതിശാസ്ത്രത്തിന്റേയും മുന്നോട്ടുള്ള പുരോഗതിക്ക് ഫോട്ടോണ്‍ സങ്കല്‌പം പല സംഭാവനകളും ചെയ്തു. ലേസറുകള്‍ (Lasers), ബോസ്-ഐന്‍‌സ്റ്റൈന്‍ കണ്‍‌ഡന്‍സേഷന്‍ (Bose-Einstein Condensation), ക്വാണ്ടം ക്ഷേത്ര സിദ്ധാന്തം (Quantum field theory), ക്വാണ്ടം മെക്കാനിക്സിലെ സംഭവ്യതാ വിശദീകരണം (probabilitic interpretation of quantum mechanics) അങ്ങനെ പലതിനും തുടക്കം കുറിക്കാനും വിശദീകരണം നല്‍കാനും ഫോട്ടോണ്‍ സങ്കല്‌പത്തിനു കഴിഞ്ഞു. കണികാ ഭൌതീകശാസ്ത്രത്തിലെ (particle physics) സ്റ്റാന്‍‌ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ പ്രകാരം എല്ലാ വൈദ്യുത, കാന്തിക ക്ഷേത്രങ്ങളുടേയും സൃഷ്ടിക്കുപിന്നില്‍ ഫോട്ടോണുകള്‍ ആണ്. ഫോട്ടോണുകള്‍ മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഈ വൈദ്യുത, കാന്തിക ക്ഷേത്രം എല്ലാ ഭൌതീകശാസ്ത്ര നിയമങ്ങള്‍ക്കും സ്ഥലകാലത്തിലെ ഒരോ ബിന്ദുവിലും സമമിതി ഉണ്ടാകും എന്ന പ്രതിഭാസത്തിന്റെ ഫലമാണ്. ഫോട്ടോണിന്റെ നൈസര്‍ഗ്ഗിക സ്വഭാവങ്ങള്‍ -ചാര്‍ജ്ജ്, ദ്രവ്യമാനം, സ്‌പിന്‍ - തീരുമാനിക്കുന്നത് ഈ അളവുകോല്‍ സമമിതിയുടെ (gauge symmetry) സ്വഭാവങ്ങള്‍ ആണ്. പ്രകാശരസതന്ത്രം (photo chemistry), ഉയര്‍ന്ന റെസല്യൂഷന്‍ മൈക്രോസ്കോപ്പി (high-resolution microscopy) , തന്മാത്രകള്‍ക്കിടയ്ക്കുള്ള അളവ് (measurements of molecular distance) എന്നിവയുടെയൊക്കെ സാങ്കേതികയ്ക്ക് പിന്നില്‍ ഫോട്ടോണാണ്. ഈ അടുത്ത കാലത്ത് ക്വാണ്ടം കമ്പ്യൂട്ടറിന്റെ മൂലകണിക ആയും ഒപ്‌റ്റികല്‍ കമ്മ്യൂണിക്കേഷനിലെ വളരെ പരിഷ്കൃതമായ അപ്ലിക്കേഷനായ ക്വാണ്ടം ക്രിപ്‌റ്റോഗ്രാഫിയുടെ പഠനത്തിനും ഫോട്ടോണിനെ ഉപയോഗിക്കുന്നു.
