સ્ટૉર્મર હૉર્સ્ટ એલ.

સ્ટૉર્મર, હૉર્સ્ટ એલ. (જ. 6 એપ્રિલ 1949, ફ્રાન્કફર્ટ એમ મેઈન, પશ્ચિમ જર્મની) : જર્મનીમાં જન્મેલ અમેરિકન ભૌતિકવિજ્ઞાની કે જે ડેનિયલ સી. ત્સુઈ અને રોબર્ટ બી. લાફ્લિન સાથે અપૂર્ણાંક વીજભારિત ઉત્તેજનો સાથેના ક્વૉન્ટમ તરલના નવા સ્વરૂપની શોધ માટે 1998ના ભૌતિકવિજ્ઞાનના નોબેલ પારિતોષિકના સહવિજેતા.

આ ત્રણેય સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે પ્રબળ ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં અનેક ઇલેક્ટ્રૉન એકસાથે કાર્યાન્વિત હોય ત્યારે એક નવા પ્રકારના કણો રચે છે. જેનો વિદ્યુતભાર ઇલેક્ટ્રૉનના વિદ્યુતભારનો અપૂર્ણાંક હોય છે. આ શોધને અપૂર્ણાંકીય ક્વૉન્ટમ હૉલ અસરની શોધ પણ કહી શકાય છે.

હૉર્સ્ટ એલ. સ્ટૉર્મર

એડવીન એચ. હૉલે 1879માં હૉલ અસરની શોધ કરી. જ્યારે વિદ્યુતપ્રવાહનું વહન કરતું સુવાહક ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં મૂકવામાં આવે અને વિદ્યુતપ્રવાહની દિશાને કાટખૂણે ચુંબકીય ક્ષેત્ર હોય તેમ ગોઠવવામાં આવે તો વાહકમાં વિદ્યુતપ્રવાહ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર બંનેને કાટખૂણે વીજક્ષેત્ર ઉદભવે છે. તેને હૉલ અસર કહે છે.

હવે અમુક પરિસ્થિતિમાં ક્વૉન્ટમ હૉલ અસર જોવા મળે છે. તે માટે ઇલેક્ટ્રૉનની ગતિ માત્ર દ્વિપરિમાણમાં જ હોવી જોઈએ. અર્ધવાહકના અત્યંત પાતળા સ્તરની હદમાં રહી ઇલેક્ટ્રૉન ગતિ કરે છે, તેને દ્વિપરિમાણમાં ગતિ કહી શકાય. તેનું તાપમાન અતિ નિમ્ન હોવું જોઈએ અને ચુંબકીય ક્ષેત્ર અતિ પ્રબળ હોવું જોઈએ. આ અર્ધવાહક સ્તરને લંબ લાગુ પાડવામાં આવેલ ચુંબકીય ક્ષેત્રના કારણે લંબગત હૉલ વિદ્યુતવિભવ ઉત્પન્ન કરે છે. હૉલ વિદ્યુતવિભવ અને વિદ્યુતપ્રવાહનો ગુણોત્તર હૉલ અવરોધ ગણાય છે. હૉલ અવરોધ અને અભિવાહ ઘનત્વ(flux density)નો આલેખ સોપાની વિસ્તાર દર્શાવે છે, જે વાહકતા શૂન્ય હોય તેવા મૂલ્ય સાથે સુસંગત હોય છે. આ બિંદુઓએ હૉલ અવરોધનું ક્વૉન્ટાઇઝેશન થયું હોય છે. 1985માં આ પૂર્ણાંક ક્વૉન્ટમ હૉલ અસર માટે ક્લાઉસ વૉન ક્લિટઝિંગ(Klaus Von Klitzing)ને નોબેલ પારિતોષિક એનાયત કરવામાં આવ્યું હતું. સ્ટૉર્મર, ત્સુઈ અને તેમના સહકાર્યકરોએ કરેલી ક્વૉન્ટમ હૉલ અસરનો પરિષ્કૃત પ્રાયોગિક અભ્યાસમાં અતિ નિમ્ન તાપમાન અને વધારે શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રનો ઉપયોગ કરતાં તેમના આશ્ચર્ય વચ્ચે હૉલ અવરોધ વિરુદ્ધ અભિવાહ ઘનત્વના આલેખમાં એક નવું સોપાન મળ્યું, જેની ઊંચાઈ વૉન ક્લિટ્ઝિંગે મેળવેલા ઊંચામાં ઊંચા સોપાન કરતાં ત્રણગણી હતી. ત્યાર બાદ તેમને વધારે અને વધારે સોપાનો મળ્યાં જે પૂર્ણાંકોથી ઉપર અને વચ્ચે હતાં. બધાં જ નવાં સોપાનોની ઊંચાઈ અગાઉની જેમ એક જ અચળાંકથી દર્શાવી શકાય; પરંતુ હવે તે અપૂર્ણાંકથી ભાગવામાં આવતી હતી, તેના કારણે નવી શોધને અપૂર્ણાંકીય ક્વૉન્ટમ હૉલ અસર કહેવામાં આવે છે.

અપૂર્ણાંકીય ક્વૉન્ટમ હૉલ અસરની શોધ પછી એક વર્ષમાં લાફ્લિને એક વાદ આપ્યો જે મુજબ અતિ નિમ્ન તાપમાને અને વધારે શક્તિશાળી ચુંબકીય ક્ષેત્રમાં ઇલેક્ટ્રૉન વાયુ નવા પ્રકારના ક્વૉન્ટમ તરલ રૂપે સંઘનિત થાય છે. તે અતિ તરલતા (super fluidity) ધરાવે છે અને તેમાં એક ઇલેક્ટ્રૉન ઉમેરવામાં આવે તો અપૂર્ણાંક વિદ્યુતભાર ધરાવતા ભ્રામક કણો (Quasi particles) રચાય છે. વાસ્તવમાં ભ્રામક કણો ખરા અર્થમાં કણો નથી પરંતુ ક્વૉન્ટમ તરલમાં સમાન ‘નૃત્ય’ કરતા ઇલેક્ટ્રૉનને કારણે તેવું લાગે છે. આ નવું ક્વૉન્ટમ તરલ અદબનીય છે. તે દબનીયતાના સામના રૂપે ભ્રામક કણો રચે છે, જેમાં ઊર્જા વપરાય છે.

સ્ટૉર્મરના જન્મ વખતે નાભિરજ્જુ (નાળ) તેના ગળા ફરતે મજબૂત વીંટળાયેલી હતી તેથી તેનાં માતાપિતાને તેમના પુત્રની માનસિક તંદુરસ્તી વિશે શંકા હતી. સ્ટૉર્મરના પૂર્વજો ખેડૂતો, લુહાર, સુથાર અને દુકાનદાર હતા. તેમની માતા પ્રાથમિક શાળામાં શિક્ષિકા હતાં.

સ્ટૉર્મરને ગણિત અને વિજ્ઞાનમાં પ્રથમથી જ રુચિ હતી. તેના એક યુવાશિક્ષકનો તેમાં મોટો ફાળો હતો. તેઓ વિદ્યાર્થીકાળમાં વિજ્ઞાનના – ખાસ કરીને સંચારને લગતાં, સાધનોનાં પૂઠાં અને લાકડાનાં મૉડલ બનાવતા હતા. તેમણે રમકડાનાં રૉકેટનાં મૉડલો પણ બનાવ્યાં હતાં. એક વખત આવા એક રૉકેટનો તેમના હાથમાં જ વિસ્ફોટ થતાં તેમનો અંગૂઠો કપાઈ ગયો હતો.

1970માં યુનિવર્સિટી ઑવ્ ફ્રાન્કફર્ટ, જર્મનીમાંથી તે સ્નાતક થયા. 1977માં યુનિવર્સિટી ઑવ્ સ્ટુગર્ટ, જર્મનીમાંથી તે પીએચ.ડી. થયા. ત્યાર બાદ તેઓ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સ ઑવ્ અમેરિકા ગયા અને 1978માં બેલ લૅબોરેટરીઝ(મરે હિલ, ન્યૂજર્સી)માં જોડાયા, ત્યાં તેમણે તેમના સહકાર્યકર ત્સુઈ સાથે 1981ના ઑક્ટોબરમાં અપૂર્ણાંકીય ક્વૉન્ટમ હૉલ અસરની શોધ કરી.

સ્ટૉર્મર 1992થી 1998 સુધી બેલ લૅબોરેટરીઝમાં ફિઝિકલ રિસર્ચ લૅબોરેટરીના વડા રહ્યા. ત્યાર બાદ 1998માં ન્યૂયૉર્ક સિટીની કોલંબિયા યુનિવર્સિટીમાં પ્રાધ્યાપક તરીકે જોડાયા હતા.

વિહારી છાયા