अँडरसन, फिलीप वॉरेन : (१३ डिसेंबर १९२३ – २९ मार्च २०२०) चुंबकत्व, अतिवाहकता आणि पदार्थांतील अणू-रेणूंची संरचना यांचा परस्परसंबंध उलगडणारे अमेरिकी सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञ. चुंबकीय पदार्थ, तसेच अणू-रेणूंची अनियमित संरचना असलेले पदार्थ यांमधील इलेक्ट्रॉनच्या वितरणासंदर्भात केलेल्या मूलभूत सैद्धांतिक संशोधनासाठी १९७७ मध्ये त्यांना नेव्हिल फ्रान्सिस मॉट आणि जॉन हॅस ब्रॉक व्हॅन लेक यांच्या समवेत भौतिकशास्त्राचा नोबेल पुरस्कार देण्यात आला होता. या संशोधनाचा फायदा अर्धवाहक पदार्थांचे स्वरूप समजून घेण्यासाठी; तसेच, संगणकातील इलेक्ट्रॉनिक स्विच आणि स्मृतिकोष (मेमरी) अशा साधनांचा विकास करण्यासाठी झाला.
फिलीप वॉरेन अँडरसन यांचा जन्म अमेरिकेतल्या इंडियाना शहरात झाला. मात्र त्यांचे बालपण अर्बाना, इलिनॉय येथे गेले. त्यांचे वडिल इलिनॉय विद्यापीठामध्ये वनस्पतीरोगशास्त्र विषयाचे प्राध्यापक होते. अर्बाना शहरातल्या युनिव्हर्सिटी लॅबोरेटरी हायस्कूलमधून फिलीप अँडरसन यांनी सुरुवातीचे शिक्षण घेतले. त्यानंतर ते हार्वर्ड विद्यापीठात दाखल झाले. याच काळात दुसरे महायुद्ध झाले. महायुद्धाच्या काळात फिलीप अँडरसन यांनी अमेरिकी नौदलाच्या संशोधन प्रयोगशाळेत अँटेना बांधणीच्या कामात सहाय्यक म्हणून काम केले. या कामामुळे मिळालेल्या अनुभवाचा फायदा त्यांना इलेक्ट्रॉनिक क्षेत्रातील संशोधन कार्यासाठी झाला.
हार्वर्ड विद्यापीठातून पीएच्.डी. ही पदवी मिळवल्यानंतर काही काळ अँडरसन न्यू जर्सीतील बेल टेलिफोन प्रयोगशाळेत कार्यरत होते. याच दरम्यान अँडरसन यांनी ब्रिटनच्या केंब्रिज विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक म्हणूनही काम केले. १९८४नंतर मात्र आयुष्याच्या जवळपास अखेरीपर्यंत ते प्रिन्स्टन विद्यापीठात भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक म्हणून कार्यरत होते.
बेल टेलिफोन प्रयोगशाळेत असताना संघननीकृत द्रव्य भौतिकीसंदर्भात (Condensed matter physics) अनेक बाबींवर त्यांनी मूलभूत संशोधन केले. उच्च अणुघनता असलेल्या स्थायू आणि द्रव पदार्थांचे गुणधर्म अँडरसन यांनी अधिक सोप्या पद्धतीने सांगितले. त्यांनी केलेल्या संशोधनानुसार अणू-रेणूंची अनियमित संरचना असलेल्या पदार्थांमध्ये इलेक्ट्रॉनचे वर्तन कसे असते यावर तो पदार्थ विद्युत सुवाहक, अर्धवाहक किंवा अतिवाहक आहे, हे ठरते. त्यांच्या एका शोधनिबंधात अनियमित संरचना पदार्थात इलेक्ट्रॉनचे आचरण कसे असते हे त्यांनी उलगडले होते. अँडरसन यांच्या मते काही इलेक्ट्रॉन एका ठिकाणी एकत्रित होतात, तर काही इलेक्ट्रॉन मुक्तपणे प्रवास करतात. त्यांचे हे संशोधन अँडरसन स्थानिकीकरण (Anderson localization) या नावाने प्रसिद्ध आहे.
अँडरसन स्थानिकीकरण हा मुख्यत: तरंग स्वरूप (wave nature) स्पष्ट करणारा परिणाम असून याचा उगम वेगवेगळ्या तरंगांच्या व्यतिकरण (Wave interference) प्रक्रियेदरम्यान दिसून येतो. हा परिणाम विद्युतचुंबकीय तरंग आणि ध्वनी लहरींनाही लागू पडतो.
अँडरसन यांनी स्पिन ग्लास यासंदर्भात केलेले संशोधनसुद्धा संघननीकृत द्रव्य भौतिकीमध्ये महत्वपूर्ण ठरले. स्पिन ग्लास म्हणजे एक विशिष्ट गुणधर्म दर्शविणारे चुंबक होय. काचेमध्ये ज्याप्रमाणे रेणूंची रचना अनियमित असते, त्याचप्रमाणे या पदार्थांमध्ये अणूंच्या चुंबकीय घूर्णनाची (magnetic spin) दिशा अनियमित किंवा यादृच्छिक असते. त्यामुळे या चुंबकाला स्पिन ग्लास असे म्हटले जाते. अँडरसन यांनी या चुंबकांचा अभ्यास करून पारंपरिक अतिवाहक पदार्थांच्या तुलनेत उच्च तापमानाला कार्य करणाऱ्या अतिवाहक पदार्थांच्या संदर्भातील सिद्धांत विकसित केले.
पदार्थामध्ये असलेल्या एखाद्या सरल प्रणालीमध्ये रूपांतरणाच्या विशिष्ट प्रक्रिया जेव्हा घडून येतात तेव्हा त्या प्रणालीमध्ये जटिलता तर वाढतेच; पण त्या प्रणालीचे गुणधर्मदेखील बदलतात. अँडरसन यांनी अशा प्रकारे निर्माण होणाऱ्या जटिलतेचे स्पष्टीकरण उद्भवी गुणधर्म (emergent properties) ही संकल्पना मांडून दिले. त्यांच्या या संशोधनामुळे सैद्धांतिक विज्ञानात प्रणालींची जटिलता या विषयाची मुहूर्तमेढ रोवली गेली.
अँडरसन यांनी केलेल्या संशोधनात अतिवाहक पदार्थांमध्ये फोटॉनला वस्तूमान कसे प्राप्त होते, हे दाखवून दिले होते. याच संशोधनाचा आधार घेत पीटर हिग्ज यांनी गॉड्स पार्टिकलचे (God’s particle) भाकीत केले होते.
सत्तरच्या दशकात अँडरसन यांनी शून्य अंश सेल्सियस तापमानालादेखील काही पदार्थ अतिवाहकतेचा गुणधर्म दाखवितात, हे सैद्धांतिक पातळीवर सिद्ध केले.
फिलीप अँडरसन यांना नोबेल पारितोषिकाखेरीज ऑलिव्हर इ. बक्ले कंडेन्स मॅटर पारितोषिक, अमेरिकन अॅकेडमी ऑफ अचिव्हमेंटचे गोल्डन प्लेट पारितोषिक, नॅशनल मेडल ऑफ सायन्स, जपान गो असोसिएशन’ संस्थेचा ‘जवन गौरव पुरस्कार इत्यादी सन्मान मिळाले. त्यांनी संघननीकृत द्रव्य भौतिकी, अतिवाहकता; त्याचप्रमाणे सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रातील व्यवसायाच्या संधी या विषयांवर काही पुस्तके लिहिली आहेत.
प्रिन्स्टन, न्यू जर्सी येथे त्यांचे निधन झाले.
संदर्भ :
- https://www.nobelprize.org/prizes/physics/1977/anderson/biographical/
- https://www.princeton.edu/news/2020/03/30/nobel-laureate-and-princeton-physicist-philip-anderson-dies-age-96
समीक्षक : हेमचंद्र प्रधान