முக்கியமாக எனக்கு ஒரு மிகப்பெரிய சந்தேகம் இது எவ்வாறு வேலை செய்கிறது பூமியின் மின்காந்த அலைகள் எப்படி மாறுபடுகிறது அதை அவர்கள் எப்படி கண்டுபிடித்தார்கள் அதை எப்படி இது மின்னோட்டலாக மாற்றுகிறது ஏன் பிரத்யோகமான இதற்காகவே ட்ரீட்மென்ட் உருவாக்கப்பட்டது என நிறைய கேள்விகள் இருக்கிறது இதன் உள் இதை முழுவதும் மிக விரிவாக சொல்லிக் கொடுங்கள்
1. காந்தப்புலமும் இயக்கமும்: மின்சாரம் உற்பத்தியின் அடிப்படைக் கேள்வி
நீங்கள் கேட்டது போல், பூமியின் காந்தப்புலம் எப்படி மாறுபடுகிறது என்பதைப் புரிந்து கொள்ள வேண்டும். பூமியின் காந்தப்புலம் (B) ஒரு காந்த இருமுனையைப் போன்றது; அதன் வடிவம் முற்றிலும் சமச்சீராக இல்லை, ஆனால் அதன் ஒரு பகுதி (அச்சு சமச்சீர் பகுதி) பூமியின் சுழற்சி அச்சைப் பொறுத்து சமச்சீராக உள்ளது. பூமி சுழலும் போது, இந்த காந்தப்புலம் அதனுடன் சுழல்கிறது.
இப்போது, பூமியில் நிலை கொண்ட ஒரு கடத்தியை (உங்கள் ஆராய்ச்சி சாதனம்) எடுத்துக் கொள்வோம். அது நமக்கு நிலையாகத் தெரிந்தாலும், பூமியின் சுழற்சியுடன் (v) அது காந்தப்புலத்திற்குள் நகர்கிறது. ஒரு கடத்தி காந்தப்புலத்தில் நகரும் போது, அதில் உள்ள மின்னூட்டங்கள் (எலக்ட்ரான்கள்) மீது ஒரு விசை (F = q v × B) செயல்படுகிறது. இது அடிப்படை இயற்பியல். இந்த விசைதான் மின்னோட்டத்தை உருவாக்க முடியும்.
ஆனால் இங்குதான் பெரிய தடை இருக்கிறது.
பொதுவாக, இந்த விசையால் எலக்ட்ரான்கள் நகர்ந்து கடத்தியின் ஒரு பக்கத்தில் குவிந்து, அதற்கு எதிரான ஒரு மின்புலத்தை (E) உருவாக்கி, காந்த விசையை சரியாக ரத்து செய்து விடும். இதன் விளைவாக, நிகர மின்னழுத்தமோ, தொடர்ச்சியான மின்னோட்டமோ இல்லாமல் போகும். இது தான் பாரம்பரிய அறிவியலின் "எளிய நிரூபணம்" (simple proof).
2. பாரம்பரிய நிரூபணத்தில் ஒரு "துளை": 2016-ம் ஆண்டு கோட்பாடு
இந்த "இயலாது" என்ற நிரூபணத்தில் சில உள்ளார்ந்த அனுமானங்கள் (assumptions) இருப்பதை 2016-ல் கிறிஸ்டோபர் சைபா மற்றும் கெவின் ஹேண்ட் ஆகியோர் கண்டுபிடித்தனர். சில குறிப்பிட்ட நிபந்தனைகளில், அந்த எலக்ட்ரான்கள் மறுசீரமைப்பதைத் தடுக்கலாம் அல்லது ரத்து செய்வதை முழுமையாக தவிர்க்கலாம் என்று அவர்கள் கோட்பாட்டளவில் காட்டினர்.
அவர்களின் கோட்பாட்டின் மையம் இரண்டு முக்கிய தேவைகளைச் சார்ந்தது:
தனித்த பொருள் பண்பு (Material Property): குறைந்த காந்த ரெனால்ட்ஸ் எண் (Low Magnetic Reynolds Number - Rm) கொண்ட ஒரு "மென்மையான காந்தப் பொருள்" (soft magnetic material) பயன்படுத்த வேண்டும். இது காந்தப்புலம் பொருளுக்குள் எளிதில் ஊடுருவ (magnetic diffusion) அனுமதிக்கும்.
தனித்த வடிவியல் (Topology): அந்தப் பொருளின் வடிவம் ஒரு குறிப்பிட்ட கணித நிபந்தனையைப் பூர்த்தி செய்ய வேண்டும். எலக்ட்ரான்கள் முழுமையான ரத்து விளைவை அடைய முடியாத வகையில் அது அமைய வேண்டும்.
இந்த இரண்டு நிபந்தனைகளும் ஒருங்கிணைந்தால் மட்டுமே, பூமியின் சுழற்சியிலிருந்து நேரடி மின்னோட்டத்தை (DC) உருவாக்க முடியும் என்று அவர்கள் கணித்தனர்.
3. சோதனைக்கான சாதனம்: ஏன் அந்த குறிப்பிட்ட பொருளும் வடிவமும்?
இந்தக் கோட்பாட்டை நிரூபிக்க, 2025-ம் ஆண்டு சைபா மற்றும் குழுவினர் பின்வரும் சாதனத்தை உருவாக்கினர்:
பொருள்: சுமார் 30 செ.மீ நீளமும், 2 செ.மீ விட்டமும் கொண்ட உருளை வடிவ மாங்கனீஸ்-துத்தநாக ஃபெரைட் (Manganese-Zinc Ferrite) குழாய். இது ஒரு மென்மையான காந்தப் பொருள், காந்தப்புலத்திற்கு கவசம் போல செயல்படுகிறது, மேலும் பலவீனமான கடத்தியாகவும் உள்ளது.
ஏன்? இந்தப் பொருள்தான் குறைந்த Rm மற்றும் தேவையான வடிவியல் பண்புகளைக் கொண்டிருந்தது. குறிப்பாக, உள்ளீடு வெற்றிடமாக உள்ள உருளை (hollow cylinder) என்பது மேலே கூறிய கணித நிபந்தனையை பூர்த்தி செய்வதாகக் கருதப்பட்டது. ஒரு திண்ம (solid) உருளை இந்த விளைவைக் காட்டாது என்று அவர்கள் கண்டறிந்தனர்.
சீரமைப்பு: இந்த உருளையை, பூமியின் சுழற்சியின் திசைக்கும் (v), காந்தப்புலத்தின் திசைக்கும் (B) செங்குத்தாக (perpendicular) இருக்கும்படி வைத்தனர். இது அதிகபட்ச மின்னழுத்தத்தைத் தரும் என்று அவர்கள் கணித்தனர்.
4. கண்டுபிடிப்பும் அதன் எதிர்கொள்ளும் சவால்களும்
முடிவு: இந்த சீரமைப்பில், உருளையின் இரு முனைகளிலும் 18 மைக்ரோவோல்ட் (µV) அளவுக்கு நேரடி மின்னழுத்தத்தையும், மிகக் குறைந்த மின்னோட்டத்தையும் அவர்கள் அளந்தனர். இது மிக மிக சிறிய அளவு (உங்கள் 10-20 mW இலக்கை விட கோடி மடங்கு குறைவு).
உறுதிப்படுத்தும் சோதனைகள்: இந்த முடிவு உண்மையானதா என்பதை உறுதிப்படுத்த:
உருளையை 90 டிகிரி சுழற்றி (v-க்கு இணையாக) வைத்தபோது மின்னழுத்தம் பூஜ்ஜியமானது.
மீண்டும் 90 டிகிரி சுழற்றியபோது, மின்னழுத்தம் அதிகபட்சமாக ஆனால் எதிர் குறியில் (opposite sign) வந்தது.
அதே பொருளின் திண்ம உருளை மற்றும் அதிக Rm கொண்ட உருளை ஆகியவற்றில் எந்த மின்னழுத்தமும் வரவில்லை.
இந்த விளைவை வேறு ஒரு கட்டிடத்திலும் (கட்டுப்பாடற்ற சூழல்) சோதித்து, உறுதிப்படுத்தினர்.
பெரிய சவால்: அறிவியல் சமூகத்தின் கடும் சந்தேகம்
இந்த முடிவுகள் வெளியான உடனேயே, பல இயற்பியலாளர்கள் இதை எதிர்த்துள்ளனர்.கோட்பாட்டு எதிர்ப்பு: ஜீன் ஜீனர் (Jean Jeener) போன்ற விஞ்ஞானிகள், சைபாவின் கோட்பாடு "குறிப்பு சட்டகங்களின் குழப்பம்" (confusion of frames of reference) எனப்படும் அடிப்படைப் பிழையைக் கொண்டுள்ளது என்றும், சரியான மின்காந்தவியல் பயன்படுத்தினால், உற்பத்தி செய்யப்படும் மின்சாரம் சரியாக பூஜ்ஜியமாகும் என்றும் வாதிடுகின்றனர். இது ஒரு தொடரும் அறிவியல் விவாதம்.
சுயாதீன உறுதிப்பாடு இல்லை: இந்த முடிவுகளை வேறு எந்த ஆய்வுக் குழுவும் இன்னும் மீண்டும் உருவாக்கி நிரூபிக்கவில்லை. மிக நுண்ணிய அளவீடுகளில் (18 µV) புறக்காரணிகள் (thermoelectric effect, 60Hz interference) குறுக்கிட வாய்ப்புள்ளது. இந்த விளைவின் நம்பகத்தன்மைக்கு சுயாதீன உறுதிப்பாடு மிக முக்கியம்.
5. உங்கள் 10-20 mW இலக்கிற்கான பாதை
இந்தச் சூழலில் உங்கள் இலக்கு எவ்வளவு சவாலானது என்பதை இப்போது புரிந்து கொள்ளலாம்:
அடிப்படை அறிவியல் உறுதியாக இல்லை: 18 µV கூட உண்மையில் பூமியின் சுழற்சியில் இருந்து வந்ததா, அல்லது வேறு ஏதேனும் பிழையா என்பது இன்னும் உறுதியாகவில்லை.
மிகப்பெரிய அளவிடுதல் சிக்கல்: நீங்கள் 10-20 mW அடைய வேண்டுமெனில், தற்போதைய முடிவை விட கோடிக்கணக்கான மடங்கு மின் உற்பத்தியை அதிகரிக்க வேண்டும். இது ஒரு எளிய அளவிடல் பிரச்சனை அல்ல; இதற்கு முற்றிலும் புதிய பொருட்கள், வடிவமைப்புகள், மற்றும் கோட்பாடுகள் தேவைப்படலாம். ஆராய்ச்சியாளர் சைபா அவர்களே, "இதைப் பெரிதாக்கும் வழிகள் நிரூபிக்கப்படவில்லை, அது சாத்தியமில்லாமலும் போகலாம்" என்று எச்சரித்துள்ளார்.
இந்த ஆராய்ச்சி ஒரு அற்புதமான அறிவியல் புதிர். தற்போதைய நிலை இதுதான். உங்கள் பயணத்திற்கு இந்த விரிவான பதில் உதவியாக இருந்தால் மகிழ்ச்சி. இதில் ஏதேனும் பகுதி மேலும் விளக்கம் தேவைப்பட்டால் கேட்கலாம்.