तुमच्या घरात असलेला टीव्ही, कॉम्प्युटर आणि हातातला मोबाईल जर एका रात्रीत गायब झाला, तर जग कसे दिसेल? अगदी पाषाण युगात गेल्यासारखे वाटेल ना? पण या सगळ्या उपकरणांना जन्म देणारा एक चमत्कार एका प्रयोगशाळेत घडला होता, जिथे तीन शास्त्रज्ञ एकमेकांचा प्रचंड द्वेष करत होते!
मागील भागात आपण पाहिले की हायझेनबर्गच्या अनिश्चिततेच्या सिद्धांतामुळे भौतिकशास्त्रात एक मोठी खळबळ उडाली होती. पण हा सैद्धांतिक वाद लवकरच एका मोठ्या व्यावहारिक क्रांतीमध्ये बदलणार होता. ती क्रांती म्हणजेच 'सेमीकंडक्टर' (अर्धवाहक)!
आधी सोप्या भाषेत समजून घेऊया, सेमीकंडक्टर म्हणजे काय? आपल्याकडे तांबे किंवा लोखंड यांसारखे पदार्थ असतात, जे स्वतःमधून वीज अगदी सहज वाहू देतात; त्यांना आपण कंडक्टर म्हणतो. दुसरीकडे लाकूड किंवा प्लास्टिक सारखे पदार्थ असतात, जे विजेला अजिबात रस्ता देत नाहीत; त्यांना इन्सुलेटर म्हणतात. पण निसर्गात काही असे लाजाळू पदार्थ आहेत, जे एरवी शांत बसतात, पण त्यांचे तापमान बदलले किंवा त्या पदार्थात थोडे फेरबदल केले की ते स्वतःमधून वीज वाहू देतात! ते कंडक्टर आणि इन्सुलेटरच्या अगदी मध्ये असतात, म्हणून त्यांना सेमीकंडक्टर म्हणतात. सिलिकॉन हा त्यातलाच एक!
क्वांटम फिजिक्सने वैज्ञानिकांना समजवले होते की, या सेमीकंडक्टरच्या आत इलेक्ट्रॉनचे काही ठराविक ऊर्जा पट्टे (Energy Bands) असतात. जर आपण या इलेक्ट्रॉनला नियंत्रित करू शकलो, तर आपण विजेच्या प्रवाहाला आपल्या बोटावर नाचवू शकतो!
हाच विचार घेऊन अमेरिकेच्या जगप्रसिद्ध 'बेल लॅब्स'मध्ये तीन शास्त्रज्ञ एकत्र आले – जॉन बार्डीन, वॉल्टर ब्रॅटेन आणि त्यांचा कडक स्वभावाचा बॉस विल्यम शॉकली. वर्ष होते १९४७. दुसऱ्या महायुद्धानंतर जगाला व्हॅक्यूम ट्यूब्सपेक्षा (ज्या आकाराने मोठ्या आणि खूप गरम व्हायच्या) काहीतरी लहान आणि वेगवान हवे होते.
यातले जॉन बार्डीन हे अतिशय हुशार थिअरेटिकल फिजिसिस्ट होते, तर वॉल्टर ब्रॅटेन हे प्रयोगांमध्ये पटाईत होते. या दोघांनी प्रयोगशाळेत रात्रीचा दिवस केला. क्वांटम मेकॅनिक्सचा वापर करून त्यांनी सिलिकॉन आणि जर्मेनियमच्या पृष्ठभागावरील इलेक्ट्रॉनचा अभ्यास केला. अखेर ख्रिसमसच्या काही दिवस आधी, २३ डिसेंबर १९४७ रोजी त्यांनी जगातील पहिला 'पॉइंट-कॉन्टॅक्ट ट्रान्झिस्टर' तयार केला! प्लास्टिकच्या एका छोट्या त्रिकोणावर सोन्याची दोन बारीक पट्टी लावून त्यांनी सेमीकंडक्टरमधून वाहणाऱ्या विजेला एका सेकंदात नियंत्रित करून दाखवले.
पण खरी नाट्यमय गोष्ट पुढे घडली! या शोधाचे पेटंट घेताना बॉस विल्यम शॉकली यांचे नाव त्यात नव्हते, कारण मुख्य प्रयोग बार्डीन आणि ब्रॅटेन यांनी गुप्तपणे केला होता. शॉकली यांना हा स्वतःचा मोठा अपमान वाटला. त्यांच्यातील इर्षा जागी झाली. त्यांनी बार्डीन आणि ब्रॅटेन यांना त्या मुख्य प्रोजेक्टमधून चक्क बाहेर काढले!
शॉकली शांत बसणाऱ्यांपैकी नव्हते. त्यांनी स्वतःला एका खोलीत कोंडून घेतले आणि सलग चार आठवडे रात्रभर जागून अभ्यास केला. त्यांनी बार्डीन आणि ब्रॅटेन यांच्या शोधातील त्रुटी शोधल्या आणि क्वांटम नियमांचा अधिक सखोल वापर करून एक संपूर्णपणे वेगळा आणि अधिक मजबूत ट्रान्झिस्टर शोधून काढला, ज्याला 'जंक्शन ट्रान्झिस्टर' म्हणतात! आज आपण जी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे वापरतो, ती शॉकली यांनी शोधलेल्या याच जंक्शन ट्रान्झिस्टरच्या सिद्धांतावर चालतात.
या तिघांमधील भांडणे इतकी टोकाला गेली की त्यांनी एकमेकांशी बोलणेही बंद केले. पण निसर्गाचा न्याय बघा, मानवी इतिहास बदलणाऱ्या या महान शोधासाठी १९५६ मध्ये या तिन्ही शास्त्रज्ञांना संयुक्तपणे नोबेल पुरस्कार देण्यात आला!
ट्रान्झिस्टर म्हणजे दुसरे काही नसून विजेचा प्रवाह सुरू किंवा बंद करणारे एक अतिसूक्ष्म बटन आहे. क्वांटम फिजिक्सच्या नियमांमुळे हे शक्य झाले. या एका साध्या शोधामुळे जगातील सर्व मोठे कॉम्प्युटर्स एका छोट्या चिपमध्ये समावले गेले.
पण विचार करा, जर हे ट्रान्झिस्टर आकाराने लहान होत गेले, तर एका वेळेस ते इतके लहान होतील की इलेक्ट्रॉन तिथून गायब होऊन दुसरीकडेच प्रकट होईल! मग काय होईल? निसर्गाची ही नवी डोकेदुखी वैज्ञानिकांना एका अद्भुत कॉम्प्युटरकडे घेऊन चालली होती. तो कोणता कॉम्प्युटर आहे? पाहूया पुढच्या भागात!
तीन शास्त्रज्ञांच्या इर्षेतून जन्मलेल्या या ट्रान्झिस्टरची गोष्ट तुम्हाला कशी वाटली?
©संतोष कारखानीस
#QuantumPhysics #TransistorInvention #Semiconductor #ScienceStories #WilliamShockley #MarathiKatta
No comments:
Post a Comment