1921 സെപ്റ്റംബറിലെ നല്ല സൂര്യപ്രകാശമുള്ള അതിസുന്ദരമായ ഒരു പ്രഭാതം. ശാന്തമായ മെഡിറ്ററേനിയൻ സമുദ്രത്തിന്റെ അനന്തമായ നീലപരപ്പിലൂടെ എസ്എസ് നർകുന്ദ എന്ന ബ്രിട്ടീഷ് കപ്പൽ ലണ്ടനിൽ നിന്നും ബോംബെ തീരം ലക്ഷ്യമാക്കി നീങ്ങുന്നു. കപ്പലിലെ ഒരു സഞ്ചാരി, അന്ന് അത്രയൊന്നും അറിയപ്പെടാത്ത ഒരു ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ വെയിൽ കായാനായി കൈയിൽ ഒരു ഗ്ലാസ് വെള്ളവുമായി കപ്പലിന്റെ ഡെക്കിലേക്ക് നടന്നു നീങ്ങുന്നു. ആ നേരത്തെ ആകാശത്തിന്റെ നീലനിറവും സമുദ്രത്തിന്റെ അഗാധനീലിമയും അയാളെ ഒരു പ്രത്യേക അനുഭൂതിയിലേയ്‌ക്കെത്തിച്ചു.

To advertise here,

ആകാശത്തിനു നീല നിറം ഉണ്ടാകുന്നതിനെ പറ്റി ലോകപ്രശസ്ത ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ ആയ റായ്‌ലേ നടത്തിയ പഠനത്തെപ്പറ്റി ഒരു നിമിഷം അദ്ദേഹം ഓർത്തു. സൂര്യപ്രകാശം അന്തരീക്ഷത്തിലെ ചെറിയ പൊടിപടലങ്ങളിൽ തട്ടുമ്പോൾ വിസരണം (scattering) സംഭവിക്കുന്നെന്നും, ഏഴുനിറങ്ങളിൽ തരംഗദൈർഘ്യം കുറഞ്ഞ വയലറ്റ്, ഇൻഡിഗോ, ബ്ലൂ നിറങ്ങളിൽ കൂടുതൽ വിസരണം നടക്കുന്നെന്നും അങ്ങനെ ആകാശം നീലനിറത്തിൽ കാണപ്പെടുന്നു എന്നുമുള്ള കണ്ടുപിടുത്തമായിരുന്നു അത്. സമുദ്രത്തിന്റെ നീലനിറം, ആകാശത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന നീലനിറത്തിന്റെ പ്രതിഫലനമാണെന്നും റായ്‌ലേ പറഞ്ഞിരുന്നു.

നമ്മുടെ ഭൗതിക ശാസ്ത്രജ്ഞൻ അദ്ദേഹത്തിന്റെ കൈയിലുള്ള ഗ്ലാസിലെ വെള്ളത്തിലേക്ക് നോക്കുന്നു. ആകാശത്തിന്റെ നീലനിറത്തിന്റെ പ്രതിഫലനമാണ് സമുദ്രത്തിലെ വെള്ളത്തിൽ നടക്കുന്നതെങ്കിൽ എന്തുകൊണ്ട് തന്റെ കൈയിലെ ഗ്ലാസിലുള്ള വെള്ളത്തിന് നീലനിറമില്ല? കപ്പൽ ബോംബെ തീരമണഞ്ഞപ്പോഴും ഈ ചിന്ത അദ്ദേഹത്തെ വീർപ്പു മുട്ടിച്ചു. തന്റെ പരീക്ഷണശാലയിൽ മടങ്ങിയെത്തിയ അദ്ദേഹം വെള്ളമുൾപ്പടെയുള്ള ലായകങ്ങളിൽ പ്രകാശത്തിനുണ്ടാകുന്ന വിസരണങ്ങളെ പറ്റി കൂടുതൽ പഠിച്ചു. ആകാശത്തു നടക്കുന്ന പോലെ പ്രകാശത്തിന് വെള്ളത്തിന്റെ തന്മാത്രകളിൽ തട്ടിയും വിസരണം സംഭവിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് തെളിയിച്ചു. സമുദ്രത്തിന്റെ നീലനിറം ഇങ്ങനെ ഉണ്ടാകുന്നതാണെന്നും അത് ആകാശത്തിന്റെ നീലനിറത്തിന്റെ പ്രതിഫലനം അല്ലെന്നും അങ്ങനെ നമുക്ക് മനസ്സിലായി. എന്നാൽ അപ്പോഴും ഒരു കുഴപ്പമുണ്ടല്ലോ! വെള്ളത്തിലെ തന്മാത്രകളിലും പ്രകാശത്തിനു വിസരണം സംഭവിക്കുന്നുണ്ടെങ്കിൽ അപ്പോഴും ഗ്ലാസിലുള്ള വെള്ളത്തിലും നീലനിറം കാണേണ്ടേ? അതിനുത്തരം വളരെ സരളമാണ്. സമുദ്രത്തിലെ വെള്ളത്തിന്റെ തന്മാത്രകളുടെ എണ്ണം ഗ്ലാസിലെ വെള്ളവുമായി ഒരു തരത്തിലും താരതമ്യം അർഹിക്കുന്നില്ല. പ്രകാശം വളരെയധികം തന്മാത്രകളിൽ തട്ടി വിസരിക്കുമ്പോൾ മാത്രമേ നമുക്ക് നീലനിറം കണ്ണുകൊണ്ട് കാണുവാൻ പറ്റുന്നുള്ളൂ. നമ്മുടെ കിണറിലും അരുവികളിലും പുഴയിലും ഈ പ്രക്രിയ നടക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും നമുക്ക് ഈ നിറം കാണുവാൻ കഴിയുന്നില്ല. ആകാശത്തിലെ പൊടിപടലങ്ങളെ പോലെയല്ല തന്മാത്രകൾ. അവ വളരെ ചെറുതാണ്. മെഡിറ്ററേനിയൻ സമുദ്രത്തിന്റെ നീലനിറത്തിൽ ആകൃഷ്ടനായ ആ ശാസ്ത്രജ്ഞന്റെ പേര് ചന്ദ്രശേഖര വെങ്കട്ടരാമൻ. 'A new type of secondary radiation' എന്ന തലക്കെട്ടിൽ നേച്ചർ ജേർണലിൽ പ്രസിദ്ധീകരിച്ച രാമൻ പ്രഭാവത്തിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തതിലൂടെ ഭാരതത്തിന് ശാസ്ത്ര നൊബേൽ സമ്മാനിച്ച സാക്ഷാൽ സി വി രാമൻ. ഈ കണ്ടുപിടുത്തം ഔദ്യോഗികമായി സ്ഥിരീകരിച്ചത് 1928 ഫെബ്രുവരി 28നായിരുന്നു.

നാം കാണുന്ന ആകാശത്തിന്റെ നീലനിറം ഉണ്ടാകുന്നത് സൂര്യപ്രകാശവും അന്തരീക്ഷത്തിലെ പൊടിപടലങ്ങളും തന്മാത്രകളുമായുള്ള ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടി മൂലമാണ്. അതായത് കൂട്ടിയിടിക്ക് മുൻപുള്ള ഊർജവും അതിനു ശേഷമുള്ള ഊർജവും ഇവിടെ ഒന്ന് തന്നെ ആയിരിക്കും. ഇത്തരം വിസരണമാണ് ഭൂരിഭാഗവും സംഭവിക്കുന്നത്. സമുദ്രത്തിലും ഇത് തന്നെ സംഭവിക്കുന്നു. ഇതിനെ റായ്‌ലേ വിസരണം എന്ന് പറയുന്നു. എന്നാൽ, രാമൻ പ്രധാനമായും ചിന്തിച്ചത് ഇൻ ഇലാസ്റ്റിക്ക് കൂട്ടിയിടിയുടെ സാധ്യതയെപ്പറ്റിയാണ്. ഊർജവ്യത്യാസം ഉണ്ടാകുന്ന കൂട്ടിയിടിയെപ്പറ്റി. അങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന വിസരണം വളരെ ചെറുതാകയാൽ നമുക്കത് പ്രത്യക്ഷത്തിൽ കാണാൻ കഴിയുകയില്ല. എന്നാൽ പ്രകാശത്തെ അരിച്ചു മാറ്റുന്ന ഒരു തരം ഗ്ലാസ്, അതായത് ഒരു രാമൻ ഫിൽറ്ററിലൂടെ നോക്കിയാൽ അത് കാണാൻ കഴിയും. അതായത് രാമൻ ഫിൽറ്റർ, റായ്‌ലേ വിസരണത്തെ തടഞ്ഞു വെച്ച് രാമൻ പ്രകാശത്തെ മാത്രം നമുക്ക് കാണിച്ചു തരുന്നു. ഇങ്ങനെയുള്ള രാമൻ പ്രകാശം രണ്ടു തരത്തിലുണ്ട്. ഇത് വിശദീകരിക്കാൻ നമുക്ക് ഒരു ഡ്രമ്മിന്റെ ഉദാഹരണം എടുക്കാം. ഡ്രമ്മിനെ തന്മാത്രയായും അതിന്റെ ബാറ്റണിനെ പ്രകാശത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകമായ ഫോട്ടോണായും കരുതുക. ഡ്രമ്മിൽ ആദ്യമായി ബാറ്റൺ വെച്ച് അടിക്കുമ്പോൾ ബാറ്റണിൽ നിന്നും ഊർജ്ജം ഡ്രമ്മിലേയ്ക് ട്രാൻസ്ഫർ ചെയ്യപ്പെടുന്നു. നാം രണ്ടാമത്തെ അടി അടിയ്ക്കുമ്പോൾ ഡ്രമ്മിന് ആദ്യത്തെ അടിയിലൂടെ കിട്ടിയ ഊർജ്ജം ബാറ്റണിലേയ്ക്ക് ട്രാൻസ്ഫർ ചെയ്യുന്നു. അതായത് ഡ്രം ഒരു എക്‌സൈറ്റഡ് അവസ്ഥയിലാണെന്ന് പറയാം. ബാറ്റൺ ചെറുതായി ഒന്ന് തെറിയ്ക്കുന്നു. ഈ പ്രക്രിയകളിലൂടെ രണ്ടു തരത്തിലുള്ള രാമൻ വിസരണങ്ങൾ ഇൻ-ഇലാസ്റ്റിക് കൂട്ടിയിടിയിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്നു. അതിൽ ആദ്യത്തെ ഊർജ കൈമാറ്റം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വിസരണം സ്റ്റോക്ക്‌സ് രാമൻ വിസരണമെന്നും രണ്ടാമത്തേത് ആന്റി സ്റ്റോക്ക് വിസരണമെന്നും പറയുന്നു. സ്റ്റോക്ക്സ് വിസരണം ഫലപ്രദമായി തന്മാത്രകളെ തിരിച്ചറിയാൻ വേണ്ടി ഉപയോഗിക്കാമെന്ന് കണ്ടെത്തി. റായ്‌ലേ വിസരണത്തിന് ഈ കഴിവില്ല.

ഇത് എങ്ങനെ പ്രയോഗത്തിൽ കൊണ്ടുവരുന്നു എന്ന് നോക്കാം. ഒരു ലേസർ പ്രകാശം വസ്തുക്കളിൽ പതിപ്പിച്ച് ഉണ്ടാകുന്ന മൊത്തം വിസരണത്തെ ഒരു രാമൻ ഫിൽറ്ററിലൂടെ കടത്തിവിട്ട് ആദ്യമായി റായ്‌ലേ വികിരണത്തെ ഒഴിവാക്കുന്നു. അതിലൂടെ പുറത്തു വരുന്ന സ്റ്റോക്ക്സ് രാമൻ വിസരണങ്ങളെ ഒരു ഡിറ്റെക്ടറിലൂടെ കടത്തിവിട്ടാൽ നമുക്ക് ഒരു പാറ്റേൺ അല്ലെങ്കിൽ ഒരു സ്‌പെക്ട്രം ലഭിക്കുന്നു. ഇത് നമുക്ക് ഒരു ഗ്രാഫ് പോലെ രേഖപ്പെടുത്താം. ഒരു ഇസിജി പോലെ. ഈ സ്‌പെക്ട്രം എല്ലാ വസ്തുക്കൾക്കും അല്ലെങ്കിൽ തന്മാത്രകൾക്കും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. ഉദാഹരണമായി A എന്നും B എന്നുമുള്ള തന്മാത്രകൾ ഉണ്ടെന്നിരിക്കട്ടെ. രണ്ടിന്റെയും രാമൻ വിസരണ സ്‌പെക്ട്രം എടുത്താൽ രണ്ടും വ്യത്യസ്തമായിരിക്കും. നമ്മുടെ ഓരോരുത്തരുടെയും വിരലടയാളം പോലെ. അതുമാത്രമല്ല A പ്രപഞ്ചത്തിലെവിടെ ഉണ്ടെങ്കിലും രാമൻ സ്‌പെക്ട്രം എടുത്താൽ എപ്പോഴും ഒരേ പാറ്റേൺ തന്നെ കാണിക്കുന്നു. ഇങ്ങനെയാണ് വസ്തുക്കളെ നാം തിരിച്ചറിയുന്നത്. ഇനി നാം ഉണ്ടാക്കിയ ഒരു പുതിയ വസ്തുവാണെന്നിരിയ്ക്കട്ടെ. അതിൽ A യുടെ സാന്നിധ്യമുണ്ടെങ്കിൽ നമുക്കു ഈ സങ്കേതം ഉപയോഗിച്ച് അതിനെ തിരിച്ചറിയാൻ സാധിക്കും. നമുക്ക് ഇൻഫ്രാറെഡ് തരംഗങ്ങളുടെയും മൈക്രോവേവ് തരംഗങ്ങളുടെയും തന്മാത്ര ആഗിരണം ഉപയോഗിച്ചും ഈ തിരിച്ചറിയൽ സാധ്യമാകുമെങ്കിലും അതുപയോഗിച്ച് എല്ലാ തന്മാത്രകളെയും തിരിച്ചറിയാൻ നമുക്ക് സാധ്യമല്ല. എന്നാൽ, രാമൻ സ്‌പെക്ട്രോസ്‌കോപ്പിയിൽ സാധാരണ ലേസർ പ്രകാശം ഉപയോഗിച്ച് ഇന്ന് പ്രപഞ്ചത്തിലുള്ള എല്ലാ തന്മാത്രകളെയും അല്ലെങ്കിൽ വസ്തുക്കളെയും തിരിച്ചറിയാൻ കഴിയും. ഇതാണ് രാമൻ സങ്കേതത്തെ മഹത്തരമാക്കുന്നത്.

രാമൻ പ്രഭാവത്തിന്റെ കണ്ടുപിടുത്തം ശാസ്ത്ര ചരിത്രത്തെ വഴിതിരിച്ചു വിട്ടു എന്ന് അതിന്റെ വർധിച്ചു വരുന്ന ഉപയോഗങ്ങൾ കൊണ്ട് തന്നെ മനസിലാക്കാം. രാമൻ സ്‌പെക്ട്രോസ്‌കോപ്പി ഒരു വിരലടയാള സാങ്കേതികവിദ്യ പോലെ തന്മാത്രകളെയും രാസവസ്തുക്കളെയും തിരിച്ചറിയാൻ സഹായിക്കുന്നു എന്ന് നേരത്തെ പറഞ്ഞുവല്ലോ. ഔഷധ മേഖലയിൽ മരുന്നുകളുടെ ഗുണനിലവാരം പരിശോധിക്കുന്നതിനും വൈറസിനെയും ബാക്ടീരിയകളെയും കണ്ടെത്തുന്നതിനും രോഗനിർണയത്തിന് പ്രത്യേകിച്ച് അർബുദ കോശങ്ങളെ സാധാരണ കോശങ്ങളിൽ നിന്നും വേർതിരിച്ചറിയാനും ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ സഹായകമാണ്. ജലത്തിന് വളരെ കുറഞ്ഞ രീതിയിൽ മാത്രം വിസരണം സംഭവിക്കുന്നതിനാൽ കോശങ്ങളടക്കമുള്ള ജൈവ സാമ്പിളുകളെ വെള്ളത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിൽ, ജീവനുള്ള അവസ്ഥയിൽ തന്നെ രാമൻ സ്‌പെക്ട്രോസ്‌കോപ്പി ഉപയോഗിച്ച് പരിശോധിയ്ക്കാൻ പറ്റും. ധാതുക്കളെയും പാറകളെയും പറ്റി പഠിക്കാൻ ഇത് സഹായകമാണ് എന്നത് കൊണ്ട് പല ബഹിരാകാശ പേടകങ്ങളിലും രാമൻ സ്‌പെക്ട്രോമീറ്റർ ഒരു അവിഭാജ്യ ഘടകമാണ്. ഇതിന്റെ വേറൊരു പ്രത്യേകത സാമ്പിളുകൾ ചുരണ്ടി എടുക്കാതെയോ പൊട്ടിയ്ക്കാതെയോ പഠനങ്ങൾ നടത്താം എന്നുള്ളതാണ്. ഇത് പഴയകാല ചിത്രങ്ങളിലെ ചായങ്ങളുടെ രാസഘടനയും അതുപോലെ ആർക്കിയോളജിയിൽ വസ്തുക്കളുടെ പ്രായവും ഈ വസ്തുക്കൾ നശിപ്പിക്കാതെ തന്നെ കണ്ടുപിടിക്കാൻ സഹായിക്കുന്നു. വജ്രത്തിന്റെയും ആഭരണങ്ങളുടെയും ഗുണനിലവാരവും ഇങ്ങനെ കണ്ടെത്താൻ കഴിയും. ഇന്ന് ചെറിയ രൂപത്തിലുള്ള പോർട്ടബിൾ രാമൻ സ്‌പെക്ട്രോമീറ്ററുകൾ ലഭ്യമായതുകൊണ്ട് സാമ്പിളുകൾ സ്‌പോട്ടിൽ തന്നെ പരിശോധിയ്ക്കാൻ സാധിക്കുന്നു. ഇന്ന് ഗവേഷങ്ങളിലൂടെ നിരന്തരം വളർന്നു കൊണ്ടിരിയ്ക്കുന്ന ഒരു മേഖലയാണ് ഇത്.

എല്ലാത്തിന്റെയും തുടക്കം നീലാകാശത്തിൽ നിന്നും നീലക്കടലിൽ നിന്നുമായിരുന്നു. പ്രകൃതിയിലെ വർണങ്ങളെയും കുഞ്ഞു കുഞ്ഞു പ്രതിഭാസങ്ങളെയും എങ്ങനെ മനുഷ്യപുരോഗതിക്ക് വേണ്ടി ഉപയോഗയോഗ്യമാക്കാമെന്ന് സർ സിവി രാമന്റെ കഥ നമ്മെ ഓർമിപ്പിക്കുന്നു.

(കോഴിക്കോട് എൻഐടിയിലെ കെമിസ്ട്രി വിഭാഗം പ്രൊഫസറാണ് ലേഖകൻ)