लेझर भौतिकशास्त्रात क्रांतिकारक संशोधन करणार्‍या शास्त्रज्ञांना यावर्षीचा भौतिकशास्त्रातील नोबेल पुरस्कार देण्यात आला आहे. या संशोधनांमुळे अत्यंत लहान कण/वस्तू आणि अशक्यप्राय वेगाने घडणार्‍या प्रक्रियांचे निरिक्षण करणे, आता शक्य आहे. परिणामी, जागतिक संशोधन क्षेत्रात, शिवाय औद्योगिक आणि वैद्यकीय क्षेत्रातही अनपेक्षित वेगाने यशस्वी शाखा/क्षेत्रे तयार होत आहेत.

आपण सगळ्यांनी आयब्रो प्लकर(eyebrow tweezers) वापरला असतो. अगदी हीच गोष्ट डॉ. अश्किन यांनी शोधलेला optical tweezers (प्रकाशीय चिमटा) अत्यंत लहान आकाराचे कण पकडून त्यांचा अभ्यास करण्यासाठी करतो. optical tweezerचा उपयोग मुख्यतः जीवशास्त्राचा अभ्यास करण्यासाठी केला जातो.

डॉ. मरू आणि डॉ. स्ट्रिकलँड यांनी अतिशय छोटी पण वेगवान लेसर बनवण्यात योगदान दिलं आहे. त्यांनी chirped pulse amplification (CPA) नावाचं तंत्रज्ञान विकसित केलं आहे. त्याचा वापर कॅन्सर उपचार आणि आपल्या ओळखीच्या डोळ्यांचा नंबर घालवणार्‍या 'लासिक सर्जरी'साठी आणि तत्सम इतर करेक्टिव्ह सर्जरीसाठी केला जातो.

थोडक्यात :

• डॉ. आश्किन यांच्या optical tweezer चा शोध हा लेझर शास्त्रातील असामान्य, क्रांतिकारक शोध आहे. विज्ञान कथांमध्ये वारंवार येणार्‍या 'प्रकाशकिरणाने एखादी वस्तू पकडून तिला वापरण्याची' कल्पना त्यांनी प्रत्यक्षात आणली.
• ह्या एका शोधाने, जीवशास्त्रातील लहान-मोठ्या पातळीवरच्या संशोधनाला बरीच पावलं पुढे नेले आहे. कारण optical tweezer जसे मोठ्या-अत्यंत जटिल उपकरणात वापरले जाऊ शकते, तसेच साध्या-सोप्या उपकरणातही तितक्याच सक्षमतेने वापरता येते.
• डॉ. अश्किन हे ९६ वर्षांचे असून नोबेल पुरस्कार प्राप्त झालेले जगातील सर्वांत वयस्कर संशोधक आहेत.
• Steven Chu या भौतिक शास्त्रातील १९९७ मधील नोबेल पुरस्कार विजेत्या शास्त्रज्ञाचे पुरस्कार विजेते काम डॉ. अश्किनच्या कामावर आधारित होते.
• डॉ. मरू आणि डॉ. स्ट्रिकलँड यांनी आजच्या घडीची सर्वात लहान आणि सर्वात तीव्र लेझर किरणे सोडण्याचे तंत्र शोधून काढले.
• या तंत्रांवर आधारित उच्च ऊर्जायुक्त फेम्टोसेकंद लेझर किरण आज अनेक आघाडीच्या संशोधनात तर वापरले जातातच पण त्यांचे इतरही अनेक क्षेत्रांत महत्त्वाचे उपयोग आहेत. या किरणांचा एकवटलेल्या प्रचंड ऊर्जेमुळे सुरीसारखा वापर करून पदार्थ अचूकतेने आणि सुबकपणे कापता येतात.
• डॉ. डोना स्ट्रिकलँड या भौतिकशास्त्रातील नोबेल मिळवणार्‍या केवळ तिसर्‍या महिला शास्त्रज्ञ आहेत. मेरी क्युरी(१९०३) आणि मारिया गोपर्ट-मेयर(१९६३) नंतर जवळपास ५५ वर्षांनंतर एका महिलेला नोबेल मिळाले आहे.
• डॉ. मरू आणि डॉ. स्ट्रिकलँड ही गुरू-शिष्याची जोडगोळी आहे. डॉ. स्ट्रिकलँड यांच्या पीएचडीच्या doctoral thesis मध्ये CPA च्या संशोधनाचे मूळ दडलेले होते.
• नोबेल मिळेपर्यंत डॉ. स्ट्रिकलँड यांनी त्य काम करत असलेल्या University of Waterloo मध्ये फुल प्रोफेसरशिपसाठी अर्ज केला नव्हता. पण आता, नोबेल पुरस्कार जाहिर झाल्यावर त्यांनी तो अर्ज केला आणि त्यांना 'फुल प्रोफेसर'ची पदोन्नती मिळाली.
• भौतिकशास्त्राचे हे ११२ वे नोबेल आहे.
• Arthur Ashkin यांची मुलाखत
• Gérard Mourou यांची मुलाखत
• Donna Strickland यांची मुलाखत

अधिक विस्तारीत स्वरूपात :

Optical tweezers नक्की काय आहेत?

डॉ. आश्किन यांचे optical tweezers लहान कण, atoms, व्हायरस आणि इतर जिवंत पेशी त्यांच्या लेझर बीम बोटांनी पकडू शकतात. लहान कणांना लेझर बीमच्या मध्यभागी ढकलण्यासाठी आणि तेथे पकडून ठेवण्यात त्यांना optical tweezers मुळे यश मिळाले.

१९८७ साली जेव्हा त्यांना optical tweezersने जिवंत सूक्ष्मजंतूंना कुठलीही इजा न होता पकडता आलं, तो मोठ्ठा ब्रेकथ्रु होता. तेव्हापासून optical tweezers जैविक प्रणालीशी जोडले गेले आणि जीवन यंत्रणेच्या तपासाला चालना मिळाली.

Chirped pulse amplification नक्की कसे चालते?

पहिल्यांदा लेझर पल्सला(स्पंद) त्यांच्या शक्ती खूप कमी करण्यासाठी ताणले जाते, नंतर त्यांना वाढविले, आणि शेवटी त्यांना संकुचित केले. जर पल्स वेळेत संपली असेल आणि पुरेशी लहान असेल तर त्या समान जागेत अधिक प्रकाश एकत्रितरित्या नेला जातो - यात पल्स तीव्रता प्रचंड प्रमाणात वाढते.

CPA च्या शोधानंतर नंतर लवकरच उच्च-तीव्रता लेझरसाठी मानक बनले.
ते वापरताना लक्षावधी लेसर बीमचा वापर करून लाखो सुधारित डोळा शस्त्रक्रिया केली जातात. याशिवाय तसेच अँजिओप्लास्टीमध्ये वापरलेले स्टेंट त्यांना वर येऊ न देता सुबकरीत्या तयार करण्यासाठीसुद्धा याचा वापर होतो.

भविष्यातील असंख्य नवकल्पनांसाठी पायाभूत तंत्रज्ञान पुरवण्याची क्षमता Optical tweezer आणि CPA मध्ये असून अजूनही त्यांची क्षमता १००% वापरली गेली नाही आहे. त्यामुळे यांचा भविष्यात अधिक विस्तारिक स्वरूपात होत राहिल.

अजून माहितीसाठी :

1. Arthur Ashkin यांचे वीकीपीडिया पेज
2. Gérard Mourou यांचे वीकीपीडिया पेज
3. Donna Strickland यांचे वीकीपीडिया पेज
4. भौतिकशास्त्राच्या नोबेल पुरस्काराची अधिकृत वेबसाईट
5. Optical tweezers चे वीकीपीडिया पेज
6. Chirped pulse amplification चे वीकीपीडिया पेज

संदर्भ :

1. http://www.mavipamumbai.org
2. https://www.nobelprize.org/
3. https://en.wikipedia.org/wiki/