વ્લેક જૉન હાસબ્રાઉક ફૉન

વ્લેક જૉન હાસબ્રાઉક ફૉન (જ. 13 માર્ચ 1899 મિડલટાઉન, ક્ધોક્ટિકટ; અ. 27 ઑક્ટોબર 1980, કેમ્બ્રિજ, મૅસેચૂસેટ્સ) : ચુંબકીય અને અવ્યવસ્થિત (disordered) પ્રણાલીઓની ઇલેક્ટ્રૉનિક સંરચના માટે મૂળભૂત સૈદ્ધાંતિક સંશોધન બદલ 1977ના વર્ષનું ભૌતિકશાસ્ત્રનું નોબેલ પારિતોષિક પ્રાપ્તકર્તા ભૌતિકવિજ્ઞાની.

લેસરના વિકાસમાં વ્લેકના આ સિદ્ધાંતે મહત્વની ભૂમિકા ભજવી છે.

તેમને પિતા તથા દાદા તરફથી ગણિતશાસ્ત્ર અને ખગોળવિદ્યાનો વારસો મળ્યો હતો. તેમના પિતા વિસ્કોન્સિન યુનિવર્સિટીમાં ગણિતશાસ્ત્રના પ્રાધ્યાપક હતા. તેથી તેમનો ઉછેર ત્યાં જ થયો હતો. જાહેર શાળામાં અભ્યાસ કર્યા બાદ 1920માં વિસ્કોન્સિન યુનિવર્સિટીમાંથી સ્નાતક થયા. કૉલેજમાં પ્રાધ્યાપક બનવા માટે ભારે પૂર્વગ્રહ હતો. તે છતાં શૈક્ષણિક વાતાવરણમાં તેમને ઉત્તમ ભૌતિકવિદ બનવાની તક મળતાં તેમણે તે લાયકાત ઘણી સારી રીતે મેળવી. તેમના માતાપિતા શૈક્ષણિક ક્ષેત્રે ઊંચા હોદ્દે હોઈ તેમને સતત ઉપયોગી અને અમૂલ્ય માર્ગદર્શન મળતું રહ્યું. હાર્વર્ડમાં તેમણે પ્રો. બ્રિજમાન અને પ્રો. કેમ્બલના માર્ગદર્શન હેઠળ કેટલાક જરૂરી અભ્યાસક્રમો ઘણી સારી રીતે પૂરા કર્યા. પ્રો. કેમ્બલ ક્વૉન્ટમ સિદ્ધાંતમાં પારંગત હતા અને તે સમયે અમેરિકામાં તેઓ એકલા એવા પ્રાધ્યાપક હતા જે ક્વૉન્ટમ પારમાણ્વિક ભૌતિકવિજ્ઞાનને ક્ષેત્રે સૈદ્ધાંતિક (શુદ્ધ) સંશોધન માટે લાયકાત ધરાવતા હતા. આથી વ્લેકે ડૉક્ટરેટના સંશોધન માટે પ્રો. કેમ્બલને પસંદ કર્યા. હિલિયમ પરમાણુનાં કેટલાંક પરિરૂપની બંધન-ઊર્જા(binding energy)ની ગણતરી કરવી તે તેમના સંશોધનનો વિષય હતો. પ્રો. કેમ્બલ અને નીલ બ્હોરે લગભગ એક જ સમયે અને સ્વતંત્ર રીતે આ પ્રકારની  ગણતરીનું સૂચન કરેલું. આ પ્રમાણેની ગણતરીથી મળતાં પરિણામો ‘જૂના ક્વૉન્ટમ સિદ્ધાંત’ સાથે સુસંગત ન હતાં. આ પછી 1926માં હાઇઝનબર્ગ અને બીજાઓએ ક્વૉન્ટમ યાંત્રિકીની શોધ કરી. પણ જૂના ક્વૉન્ટમ સિદ્ધાંતની ભૂમિકાએ વ્લેકને નવો સિદ્ધાંત સમજવામાં ઘણી મદદ કરી. આ સાથે તેમણે શ્રેણિક (matrix) સ્વરૂપની નવી ક્વૉન્ટમ યાંત્રિકીનો સઘન અભ્યાસ કર્યો. આ અભ્યાસને કારણે ચુંબકત્વનો સિદ્ધાંત સમજવામાં તેમને ઘણી રાહત રહી.

હાર્વર્ડમાંથી પીએચ.ડી. થયા બાદ એક જ વર્ષમાં એટલે કે 1923માં તેમને મિનેસોટા યુનિવર્સિટીમાં મદદનીશ પ્રાધ્યાપક તરીકે કાર્ય કરવાની તક મળી. તેમણે અહીં સ્નાતકના અભ્યાસક્રમો શીખવવાના હતા. બાકીના સમયમાં સંશોધન કરવાનું હતું. મિનેસોટામાં એબાઇગલ પિયર્સન નામની વિદ્યાર્થિની સાથે ભેટો થયો અને 10 જૂન 1927ના રોજ તેમણે તેની સાથે લગ્ન કર્યું. 1943-45 દરમિયાન તેમણે નેવલ રિસર્ચ લૅબૉરેટરીમાં ઍન્ટેના ઇજનેરીમાં કામ કર્યું. ત્યારબાદ તેમણે તેમની કારકિર્દીનાં ઘણાં વર્ષો બેલ ટેલિફોન લૅબૉરેટરીમાં ગાળ્યાં. પછી 1984માં નિવૃત્ત થઈને પ્રિન્સ્ટન ખાતે પૂર્ણ સમય માટે ભૌતિકવિજ્ઞાનના પ્રાધ્યાપક તરીકે કાર્ય કર્યું.

વ્લેકના સંશોધનનું મુખ્ય રસક્ષેત્ર રહ્યું ચુંબકત્વનો સિદ્ધાંત. તે સમયે આ ક્ષેત્રમાં સંશોધન પૂરજોશમાં ચાલતું હતું અને તેથી તેમણે તેને સતત આગળ ધપાવ્યું. તે સાથે નવી નવી સંશોધનશાખાઓ જેવી કે ચુંબકીય અનુનાદ (magnetic resonance), વિશ્રાંતિ (relaxation), સૂક્ષ્મતરંગ પ્રયુક્તિઓ(microwave devices)નો ઉદય થઈ રહ્યો હતો. લાંબો સમય ચુંબકત્વના ક્ષેત્રે કાર્ય કરી, એટલો બધો ફાળો આ ક્ષેત્રે તેમણે આપ્યો જેથી તેમને આધુનિક ચુંબકત્વના પિતા તરીકે ઓળખવામાં આવે છે.

આ ઉપરાંત સંલગ્ની ક્ષેત્રવાદ (ligand field theory) અને પરાવૈદ્યુત પ્રભાવ (dielectric effect) સંશોધન માટેનાં તેમનાં રસક્ષેત્ર રહ્યાં. તે પછી તેમણે આણ્વિક વર્ણપટ(molecular spectra)માં ઘણો રસ લીધો. આ સાથે સૂક્ષ્મ સંરચના (fine structure) સાથે સંકળાયેલ સૈદ્ધાંતિક સંશોધનનું તે સમયે ઝાઝું મહત્વ ન હતું, પણ તાજેતરમાં રેડિયો ખગોલીય શોધોમાં એનું ખૂબ જ મહત્વ ગણાયું છે.

સ્ફટિકમાં દાખલ થતો આયન કે પરમાણુ કેવી રીતે વર્તે છે તે બાબત સમજવા માટેની પદ્ધતિઓ તેમણે વિકસાવી. યજમાન સ્ફટિકના ઇલેક્ટ્રૉન અને પારમાણ્વિક ન્યૂક્લિયસ વડે પેદા થતા વિદ્યુતક્ષેત્રમાં દાખલ થતા આયનો ઉપર કેવી અસર થાય છે તેની સમજૂતી આપી. જ્યારે આયન રાસાયણિક બંધમાં ઘૂસ મારે છે ત્યારે તે ઘટનાને ‘ligands’ કહે છે. આવા આયનો કેટલીક વખત યજમાન પરમાણુની જગાએ તેને ખસેડી બેસી જાય છે. આ દરમિયાન લેટિસમાં ફેરફાર થતો નથી. કેટલાક સંજોગોમાં ઘૂસતા પરમાણુની ઇલેક્ટ્રૉનિક સંરચના સમમિતિ સાથે અસંગત હોય છે. તેને લીધે સ્થાનિક રીતે અવ્યવસ્થા ઊભી થાય છે. તાંબું અને ચાંદી જેવી ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રૉનનો સહસંબંધ (correlation) થતાં સ્થાનિક રીતે ચુંબકીય ચાકમાત્રા (magnetic moments) પેદા થાય છે. જે અન્યથા ચુંબકીય હોતી નથી.

આ રીતે વ્લેકે ચુંબકીય અને બિનસ્ફટિકીય (non crystalline) ઘન ધાતુઓમાં ઇલેક્ટ્રૉનની વર્તણૂક સમજવા માટે માર્ગ ખુલ્લો કરી આપ્યો. આ માટે તેમણે સ્ફટિકક્ષેત્ર (crystal field) અને સંલગ્નક્ષેત્ર(ligand field)ની વિભાવનાનો ઉપયોગ કર્યો. આ ક્ષેત્રો વિદ્યુતક્ષેત્રો જ છે. જે કોઈ પરમાણુ કે આયનના ઇલેક્ટ્રૉન નજીકના પરમાણુઓ કે આયનની હાજરી(અસ્તિત્વ)ને કારણે અનુભવે છે. આને આધારે તંત્રની ઊર્જા અવસ્થાઓમાં ફેરફાર (modify) કરી શકાય છે. તેને કારણે વિદ્યુત, ચુંબકીય અને પ્રકાશીય (optical) ગુણધર્મોમાં ફેરફાર થતા હોય છે.

આ રીતે તેમણે ‘આધુનિક ચુંબકત્વના પિતા’ તરીકેની ઓળખ સાર્થક કરી બતાવી.

પ્રહલાદ છ. પટેલ