ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಎಂಬ ಲೋಹದ ಕಥೆ!!!

ಮೆಟಾಲಿಕ್‌  ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಕಥೆ!!! 

 ಲೇಖನ :  ರಾಮಚಂದ್ರ ಭಟ್‌ ಬಿ.ಜಿ 

ಇದೇನು ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ ಲೋಹವೇ? ಅನಿಲ ರೂಪದ ಆವರ್ತಕೋಷ್ಟಕದ ಮೊದಲ ಧಾತು !! ಅದೆಷ್ಟು ಬಾರಿ ಪಾಠ ಮಾಡಿಲ್ಲ . ಓದಿಲ್ಲ!!! ಅಲೋಹ ಎಂದು ತಪ್ಪಾಗಿ ಬರೆದಿದ್ದೇನೆ ಎಂದುಕೊಂಡಿರಬೇಕಲ್ಲ?

ಹೌದು, ವಿಜ್ಞಾನ ನಿಂತ ನೀರಲ್ಲ. ನಿರಂತರವಾಗಿ ಹರಿಯುವ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಮಹಾ ಸಾಗರ. ಸಂಶೋಧನೆಯ ಏಣಿ ಏರುತ್ತಾ ಹೋದಂತೆ ಜ್ಞಾನಚಕ್ಷುವಿನ ವಿಸ್ತಾರ ಹೆಚ್ಚಿ ಹೊಸ ಸತ್ಯ ಗೋಚರವಾಗುತ್ತಲೇ ಇರುತ್ತದೆ!!

ಪುಸ್ತಕದಿ ದೊರೆತರಿವು ಮಸ್ತಕದಿ ತಳೆದ ಮಣಿ |
ಚಿತ್ತದೊಳು ಬೆಳೆದರಿವು ತರು ತಳೆದ ಪುಷ್ಪ ||
ವಸ್ತು ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರವಂತರೀಕ್ಷಣೆಯಿಂದ |
ಶಾಸ್ತ್ರಿತನದಿಂದಲ್ಲ – ಮಂಕುತಿಮ್ಮ||

ಡಿವಿಜಿಯವರ ಕಗ್ಗ ಅದೆಷ್ಟು ಸತ್ಯ. ಹಾಗಾಗಿ ನಿನ್ನೆಗಿಂತ ಇಂದು ಜ್ಞಾನದ ಹರವು ಹೆಚ್ಚಿದೆ. ಸಂಶೋಧನೆ ನಿತ್ಯನೂತನ. ಅದಕ್ಕೆ ಕೊನೆಯೂ ಇಲ್ಲ. ಸಾಕ್ಷಾತ್ಕಾರದ ಹಾದಿಯಲ್ಲಿ ಹೊರಟ ವಿಜ್ಞಾನಿಯ ಅಂತಃಚಕ್ಷುವಿಗೆ ಸಿಗದೇ ಇದ್ದೀತೇ ಹುಡುಕುತ್ತಿದ್ದ ಫಲ? ಕುತೂಹಲದೊಂದಿಗಿನ ನಿರಂತರ ಹುಡುಕಾಟದ ಫಲವೇ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ ಲೋಹ ಅಥವಾ ಮೆಟಾಲಿಕ್‌ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಶೋಧ !!! ಇದು ಆಧುನಿಕ ವಿಶ್ವದ ಭವಿಷ್ಯಕ್ಕೆ ಹೊಸಭಾಷ್ಯ ನೀಡಬಲ್ಲ ಶಕ್ತಿಯ ಅಕ್ಷಯಗಣಿ.

ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್: ಸರಳ ಅಣುವಿನ ಅಸಾಧಾರಣ ಪರಿವರ್ತನೆ

ವಿಶ್ವದಲ್ಲಿ ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಲಭ್ಯವಿರುವ ಹಾಗೂ ಅತ್ಯಂತ ಸರಳ ಅಣುವೆಂದರೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್. ಸಾಮಾನ್ಯ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅದು ಬಣ್ಣವಿಲ್ಲದ, ವಾಸನೆಯಿಲ್ಲದ ಅನಿಲ. ಆದರೆ ಇದೇ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅತೀವ ಒತ್ತಡದ ಪರಿಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಲೋಹದಂತೆ ವರ್ತಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಆಲೋಚನೆ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳನ್ನು ಸುಮಾರು ಒಂದು ಶತಮಾನದಿಂದ ಆಕರ್ಷಿಸುತ್ತಲೇ ಬಂದಿದೆ. ಈ ಸ್ಥಿತಿಯನ್ನೇ ‘ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್’ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ. 

ಇದು ಕೇವಲ ಒಂದು ಹೊಸ ವಸ್ತುವಿನ ಹುಡುಕಾಟವಲ್ಲ. ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿ, ಶಕ್ತಿಸಂಗ್ರಹ, ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನಗಳಲ್ಲಿ ಕ್ರಾಂತಿಕಾರಿ ಬದಲಾವಣೆ ತರಬಲ್ಲ ಸಾಧ್ಯತೆಯೇ ಇದನ್ನು ಆಧುನಿಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರದ “ಹೋಲಿ ಗ್ರೈಲ್” ಆಗಿ ಮಾಡಿದೆ. ಇದೆಂತಹ ಪದ ಎಂದು ತಲೆ ಕೆಡಿಸಕೊಂಡ್ರಾ? ಅಂದರೆ, "ಸಾಧಿಸಲು ಅತೀ ಕಷ್ಟವಾದ ಆದರೆ ಅಸಾಧಾರಣವಾದ ಗುರಿ" ಎಂದರ್ಥ. "ಹೋಲಿ ಗ್ರೈಲ್" ಎಂಬುದು ಕ್ರೈಸ್ತ ಧರ್ಮದ ಒಂದು ಪುರಾಣ ಕಥೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ್ದು. ಯೇಸು ಕ್ರಿಸ್ತರು ತನ್ನ ಕೊನೆಯ ಔತಣದ (Last Supper) ಸಮಯದಲ್ಲಿ ಬಳಸಿದ್ದರು ಎನ್ನಲಾದ ಒಂದು ಲೋಟ ಅಥವಾ ಪಾತ್ರೆಗೆ 'ಹೋಲಿ ಗ್ರೈಲ್' ಎನ್ನುತ್ತಾರೆ. ಮಧ್ಯಕಾಲೀನ ಯುಗದ ಕಥೆಗಳ ಪ್ರಕಾರ, ಅನೇಕ ವೀರರು ಈ ಪವಿತ್ರ ಪಾತ್ರೆಯನ್ನು ಹುಡುಕಲು ಜೀವನಮಾನವಿಡೀ ಪ್ರಯತ್ನಿಸುತ್ತಿದ್ದರು, ಆದರೆ ಅದು ಯಾರಿಗೂ ಸುಲಭವಾಗಿ ಸಿಗುತ್ತಿರಲಿಲ್ಲ.

ಸಿದ್ಧಾಂತದ ಆರಂಭ: ವಿಗ್ನರ್–ಹಂಟಿಂಗ್ಟನ್

1935ರಲ್ಲಿ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರಜ್ಞರಾದ ಯೂಜಿನ್ ವಿಗ್ನರ್ ಮತ್ತು ಹಿಲ್ಲಾರ್ಡ್ ಬೆಲ್ ಹಂಟಿಂಗ್ಟನ್ ಮೊದಲ ಬಾರಿಗೆ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಲೋಹದ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸಬಹುದು ಎಂಬ ಸಿದ್ಧಾಂತವನ್ನು ಮಂಡಿಸಿದರು. ಅತಿ ಹೆಚ್ಚು ಒತ್ತಡದ ಅಡಿಯಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅಣುಗಳಲ್ಲಿರುವ ಎಲೆಕ್ಟ್ರಾನ್‌ಗಳು ಬಂಧನದಿಂದ ಮುಕ್ತವಾಗಿ ಚಲಿಸಬಹುದು; ಈ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಅದು ವಿದ್ಯುತ್ ವಾಹಕ ಲೋಹದ ಗುಣಲಕ್ಷಣಗಳನ್ನು ತೋರಿಸುತ್ತದೆ ಎಂಬುದು ಅವರ ತರ್ಕ. ಆದರೆ ಆರಂಭದಲ್ಲಿ ಊಹಿಸಿದ್ದ ಒತ್ತಡಕ್ಕಿಂತ ಬಹಳ ಹೆಚ್ಚು—ಲಕ್ಷಾಂತರ ಪಟ್ಟು ಹೆಚ್ಚಿನ ಒತ್ತಡ—ಅಗತ್ಯವೆಂಬುದು ನಂತರದ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಂದ ತಿಳಿದುಬಂದಿತು. ಇದೇ ಸಂಶೋಧನೆಯ ಅತಿದೊಡ್ಡ ಸವಾಲಾಗಿತ್ತು.

ನಿಲ್ಲದ ಪ್ರಯತ್ನಗಳು

ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸೃಷ್ಟಿಗಾಗಿ ವಿಜ್ಞಾನಿಗಳು ಡೈಮಂಡ್ ಅನ್ವಿಲ್ ಸೆಲ್ (DAC) ಎಂಬ ವಿಶೇಷ ಉಪಕರಣವನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಾರೆ. ಎರಡು ವಜ್ರಗಳ ನಡುವೆ ಅಲ್ಪ ಪ್ರಮಾಣದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಅನ್ನು ಇಟ್ಟು, ಅದನ್ನು ನಾವು ಊಹಿಸಲೂ ಸಾಧ್ಯವಾಗದ ನೂರಾರು ಗಿಗಾಪ್ಯಾಸ್ಕಲ್ ಮಟ್ಟದ ಒತ್ತಡಕ್ಕೆ ಒಳಪಡಿಸಲಾಗುವ ಪ್ರಯೋಗವದು. ಈ ಪ್ರಯೋಗದಲ್ಲಿ ಒತ್ತಡ ತಡೆಯದೆ ವಜ್ರವೇ ನಾಶವಾಗಿಬಿಡಬಹುದು!!!

·        2017 – ಹಾರ್ವರ್ಡ್ ಘೋಷಣೆ : ಹಾರ್ವರ್ಡ್ ವಿಶ್ವವಿದ್ಯಾಲಯದ ನ್ಯಾಚುರಲ್ ಸೈನ್ಸಸ್ ನ ಪ್ರೊಫೆಸರ್  ಐಸಾಕ್ ಸಿಲ್ವೇರಾ ಮತ್ತು ಶ್ರೀಲಂಕಾ ಮೂಲದ ಭೌತವಿಜ್ಞಾನಿ,ರಂಗಾ ಡಯಾಸ್ ನೇತೃತ್ವದ ತಂಡವು ಸುಮಾರು 495 GPa ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಉತ್ಪತ್ತಿಯಾಗಿದೆ ಎಂದು ವರದಿ ಮಾಡಿತು. ಆದರೆ ಮಾದರಿ ಹೊಳೆಯುವ ಲೋಹದಂತೆ ಕಾಣಿಸಿಕೊಂಡಿದ್ದು, ಜಾಗತಿಕ ಗಮನ ಸೆಳೆದಿತು. ಆದರೆ ನಂತರದ ದಿನಗಳಲ್ಲಿ ಸೂಪರ್ ಕಂಡಕ್ಟಿವಿಟಿ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು ಮತ್ತು ಡೇಟಾ ನಿಖರತೆಯ ಬಗ್ಗೆ ತೀವ್ರ ವಿವಾದಗಳು ಮತ್ತು ದತ್ತಾಂಶ ತಿರುಚುವಿಕೆಯ ಆರೋಪಗಳು ಕೇಳಿಬಂದವು.

·        2019 – ಯುರೋಪಿನ ಅಧ್ಯಯನಗಳು: ಫ್ರಾನ್ಸ್‌ನ CEA ಸಂಶೋಧಕರು ಸಿಂಕ್ರೋಟ್ರಾನ್ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಬಳಸಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಹಂತಾಂತರದ ಸ್ಪಷ್ಟ ಸೂಚನೆಗಳನ್ನು ದಾಖಲಿಸಿದರು.

·        ಇತ್ತೀಚಿನ ಸಂಶೋಧನೆಗಳು: ಗಣನಾತ್ಮಕ ಭೌತಶಾಸ್ತ್ರ, ಕ್ವಾಂಟಮ್ ಸಿಮ್ಯುಲೇಷನ್ ಮತ್ತು AI ಮಾದರಿಗಳ ಮೂಲಕ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಹಂತಾಂತರಗಳ ಬಗ್ಗೆ ಹೆಚ್ಚು ನಿಖರವಾದ ಅಂದಾಜುಗಳು ಲಭ್ಯವಾಗುತ್ತಿವೆ.

ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಸವಾಲುಗಳು

ಈ ಕ್ಷೇತ್ರ ಇನ್ನೂ ಹಲವು ಪ್ರಶ್ನೆಗಳಿಗೆ ಉತ್ತರ ಹುಡುಕುತ್ತಿದೆ.

·        ಅತೀವ ಒತ್ತಡದ ಸಮಸ್ಯೆ: ಅಗತ್ಯವಿರುವ ಒತ್ತಡದಲ್ಲಿ ವಜ್ರಗಳೇ ಒಡೆಯುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಹೆಚ್ಚಿರುತ್ತದೆ. ಇದರಿಂದ ಪ್ರಯೋಗಗಳ ಪುನರಾವರ್ತನೆ ಕಷ್ಟವಾಗುತ್ತದೆ.

·        ಮೆಟಾಸ್ಟೇಬಿಲಿಟಿ: ಒಮ್ಮೆ ಲೋಹದ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಬಂದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್, ಒತ್ತಡ ತೆಗೆದ ನಂತರವೂ ಅದೇ ಸ್ಥಿತಿಯಲ್ಲಿ ಉಳಿಯಬಹುದೇ ಎಂಬುದು ಇನ್ನೂ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ. ಇದು ಸಾಬೀತಾದರೆ, ಅದರ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕ ಮೌಲ್ಯ ಅತೀವವಾಗಿ ಹೆಚ್ಚುತ್ತದೆ.

·        ನೈಸರ್ಗಿಕ ಅಸ್ತಿತ್ವ: ಭೂಮಿಯಲ್ಲಿ ಅಪರೂಪವಾದರೂ, ಜೂಪಿಟರ್ ಮತ್ತು ಶನಿಯ ಒಳಭಾಗದಲ್ಲಿ ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಹಜವಾಗಿ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿದೆ ಎಂದು ತರ್ಕಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಆ ಗ್ರಹಗಳ ಪ್ರಬಲ ಕಾಂತೀಯ ಕ್ಷೇತ್ರಗಳಿಗೆ ಇದುವೇ ಪ್ರಮುಖ ಕಾರಣ.

By Kelvinsong - Own work, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=31764016

ಗುರುವಿನ (Jupiter) ಒಳಾಂಗಣವನ್ನು ತೋರಿಸುವ ಚಿತ್ರ  : ಇದರಲ್ಲಿ ಗ್ರಹದ ಒಳಗಿನ ರಚನೆಯ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಪ್ರದರ್ಶಿಸಲಾಗಿದೆ. ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಶಿಲಾಮಯ ಕೋರ್ ಇದ್ದು, ಅದನ್ನು ಆವರಿಸಿರುವಂತೆ ಆಳವಾದ ದ್ರವ ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಪದರ (ಮ್ಯಾಜೆಂಟಾ ಬಣ್ಣದಲ್ಲಿ ತೋರಿಸಲಾಗಿದೆ) ಇದೆ. ಇದರ ಹೊರಭಾಗದಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಾಗಿ **ಅಣುರೂಪದ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ (molecular hydrogen)**‌ನಿಂದ ಕೂಡಿದ ಪದರವಿದೆ.

ಗುರುವಿನ ನಿಜವಾದ ಒಳಾಂಗಣ ಸಂಯೋಜನೆ ಇನ್ನೂ ಸಂಪೂರ್ಣವಾಗಿ ಸ್ಪಷ್ಟವಾಗಿಲ್ಲ. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಬಿಸಿ ದ್ರವ ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ಸಂವಹನ ಪ್ರವಾಹಗಳು ಕರಗಿದ ಕೋರ್‌ನೊಂದಿಗೆ ಮಿಶ್ರಣಗೊಂಡು, ಅದರ ಅಂಶಗಳನ್ನು ಗ್ರಹದ ಒಳಭಾಗದ ಮೇಲಿನ ಮಟ್ಟಗಳಿಗೆ ಕೊಂಡೊಯ್ದ ಪರಿಣಾಮವಾಗಿ, ಕೋರ್‌ನ ಗಾತ್ರ ಕುಗ್ಗಿರಬಹುದಾದ ಸಾಧ್ಯತೆಯಿದೆ.

ಮತ್ತೊಂದೆಡೆ, ಹೈಡ್ರೋಜನ್‌ನ ವಿಭಿನ್ನ ಪದರಗಳ ನಡುವೆ ಸ್ಪಷ್ಟವಾದ ಭೌತಿಕ ಗಡಿಗಳಿಲ್ಲ. ಆಳ ಹೆಚ್ಚಾದಂತೆ ಅನಿಲದ ತಾಪಮಾನ ಮತ್ತು ಸಾಂದ್ರತೆ ಕ್ರಮೇಣ ಹೆಚ್ಚುತ್ತಾ ಹೋಗಿ, ಕೊನೆಗೆ ಅದು ದ್ರವ ಸ್ಥಿತಿಗೆ ಪರಿವರ್ತಿಸುತ್ತದೆ.

ಭವಿಷ್ಯದ ಅನ್ವಯಗಳು

ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಪ್ರಾಯೋಗಿಕವಾಗಿ ಲಭ್ಯವಾದರೆ, ಅದರ ಪರಿಣಾಮಗಳು ಅತ್ಯದ್ಭುತ. 

• ಕೊಠಡಿ ತಾಪಮಾನದಲ್ಲಿ ಸೂಪರ್‌ಕಂಡಕ್ಟರ್‌ಗಳು: ವಿದ್ಯುತ್ ನಷ್ಟವಿಲ್ಲದ ಪ್ರಸರಣ ಸಾಧ್ಯವಾಗಿ,  ಶಕ್ತಿವ್ಯವಸ್ಥೆಯಲ್ಲಿ ದೊಡ್ಡಕ್ರಾಂತಿ ತರಬಹುದು.
• ಅತ್ಯಧಿಕ ಶಕ್ತಿಯ ರಾಕೆಟ್ ಇಂಧನ: ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಪ್ರಯಾಣದ ವೆಚ್ಚ ಮತ್ತು ಸಮಯವನ್ನು ಗಣನೀಯವಾಗಿ ಕಡಿಮೆ ಮಾಡುವ ಸಾಧ್ಯತೆ ಇದೆ.
• ಶಕ್ತಿಸಂಗ್ರಹ ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ: ಹಸಿರು ಶಕ್ತಿ ಕ್ಷೇತ್ರದಲ್ಲಿ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಆಧಾರಿತ ಸಂಗ್ರಹಣೆಗೆ ಹೊಸ ದಾರಿ ತೆರೆದುಕೊಳ್ಳಬಹುದು.

ಮೆಟಾಲಿಕ್ ಹೈಡ್ರೋಜನ್ ಸಂಶೋಧನೆ ಮಾನವನ ವೈಜ್ಞಾನಿಕ ಕುತೂಹಲ ಮತ್ತು ಸಹನಶೀಲತೆಯ ಪ್ರತೀಕ. 1930ರ ದಶಕದಲ್ಲಿ ಕೇವಲ ಸಿದ್ಧಾಂತವಾಗಿದ್ದ ಕಲ್ಪನೆ ಇಂದು ಅತ್ಯಾಧುನಿಕ ಪ್ರಯೋಗಾಲಯಗಳಲ್ಲಿ ಪರೀಕ್ಷಾ ಹಂತ ತಲುಪಿದೆ. ಅಂತಿಮ ಉತ್ತರಗಳು ಇನ್ನೂ ಬಾಕಿಯಿದ್ದರೂ, ಈ ಸಂಶೋಧನೆ ಭವಿಷ್ಯದ ಶಕ್ತಿ, ತಂತ್ರಜ್ಞಾನ ಮತ್ತು ಬಾಹ್ಯಾಕಾಶ ಸಂಶೋಧನೆಗಳಿಗೆ ಹೊಸ ಆಯಾಮ ನೀಡುವುದರಲ್ಲಿ ಸಂಶಯವಿಲ್ಲ.