विज्ञानवाटा : पुन्हा शीत अणुसम्मीलनाकडे...

अक्षय ऊर्जेच्या शोधाचा ध्यास शास्त्रज्ञांनी घेतलेला आहे. विविध प्रयोगातून आशेचे किरणही दिसतात. त्यातीलच एक शीत अणुसम्मीलनातून ऊर्जानिर्मितीचा मार्ग आहे. काहीशा दुर्लक्षित राहिलेल्या या संकल्पनेला पुन्हा बळ मिळू लागले आहे.

ऊर्जेची समस्या ही काही आता ठराविक देशाशी निगडीत राहिलेली नाही. ती एक जागतिक समस्या बनली आहे. किंबहुना येऊ घातलेल्या भविष्यात ती अधिक गंभीर होईल, यात शंका नाही. म्हणूनच शास्त्रज्ञ असो की राजकारणी बहुतेक सर्वजण ही समस्या जाणून आहेत की, मानवी जीवनात एक भयंकर ऊर्जासंकट येणार आहे.

जगाची लोकसंख्या आता नऊशे कोटींच्या घरात असून, मानव मोठ्या प्रमाणात ऊर्जा वापरतो. ही लोकसंख्या अशीच वाढत राहणार असून, मानवी राहणीमानाचा दर्जाही उंचावत जाणार आहे. दुर्दैवाने सध्या उपलब्ध असलेल्या सर्व ऊर्जास्त्रोतांमध्ये दीर्घकालीन असे मोठे तोटे आहेत. तेल हा तसा कार्यक्षम पर्याय आहे.

परंतु तो हवामान बदलास कारण ठरतो आणि कालांतराने तोही निश्‍चित संपणार आहे. कोळसा तसा मुबलक असून, २०४० पर्यंत हे स्त्रोत पुरणार आहेत. पण तो प्रचंड प्रमाणात प्रदूषण करणारा आणि पर्यावरण बिघडवणारा आहे. सौरऊर्जा आकर्षक आहेच; पण तीही सध्या खूपच महागडी आहे.

तसे पाहता एक स्वच्छ आणि विश्‍वासार्ह ऊर्जास्त्रोत तोच, की ज्यातून मिळालेली ऊर्जा लवकर संपणार नाही. तीच ऊर्जा आणि स्त्रोत खऱ्या अर्थाने आपली समस्या सोडवू शकेल आणि पर्यायाने जगात एक क्रांती घडवून आणू शकेल, असा ऊर्जास्रोत खरं तर दिवास्वप्नच राहणार आहे. पण अशा ऊर्जास्रोेताचा शोध आधीच लागला आहे.

समुद्रामध्ये ड्युटेरियम या हायड्रोजनच्या समस्थानिकेच्या रुपात. समुद्रात या ड्युटेरियमचे प्रमाण प्रचंड मोठे आहे. पृथ्वी साधारणतः सत्तर टक्के पाण्याने व्यापलेली आहे, त्याचे वस्तूमान १.९ गुणिले दहाचा १९वा घात किलोग्रॅम एवढे आहे. एक लिटर पाण्यामध्ये साधारण ०.१२ ग्रॅम एवढे उपलब्ध असून, त्याची समकक्ष ऊर्जा ही १५० लिटर पेट्रोल एवढी आहे.

समुद्रात असे ड्युटेरियम खोऱ्याने उपलब्ध आहे. असे ड्युटेरियमचे दोन अणू एकत्र आले तर त्यातून प्रचंड ऊर्जा बाहेर येते. हे शास्त्रज्ञांच्या पूर्वीच लक्षात आले होते. पण अशा अणूंना एकत्र आणण्यासाठी मोठ्या प्रमाणात तापमान लागते की, जी क्रिया सूर्यासारख्या ताऱ्यामध्ये घडते. त्यातील हायड्रोजन अणू एकत्र येतात आणि मोठी ऊर्जा बाहेर पडते.

पुढे गुरुत्वाकर्षणामुळे ती स्वयंचलित राहते. यालाच अणूंचे सम्मीलन असे म्हणतात. सध्या अशी अणुसम्मीलन प्रक्रिया निर्माण करण्याचे प्रयत्न शास्त्रज्ञ कसोशीने करत आहेत. पण एवढ्या प्रचंड मोठ्या तापमानाची निर्मिती, त्याची पकड आणि निर्माण झालेल्या प्लाझमाची साठवणूक हे एक मोठे आव्हान शास्त्रज्ञांपुढे आहे.

हा प्रश्‍न सोडवला गेला तर निश्‍चितपणे मानवासाठी कोट्यवधी वर्षे टिकेल, असा अक्षय ऊर्जेचा स्त्रोत उपलब्ध होणार आहे. कारण पृथ्वीतलावर ड्युटेरियम या इंधनाची निर्मिती सातत्याने होणार आहे. म्हणूनच माफक दरात ऊर्जानिर्मितीचे ध्येय शास्त्रज्ञांचे असून त्या दृष्टीने त्यांचे प्रयत्न सुरू आहेत.

रसायनशास्त्रज्ञ स्टॅनले पॉन्स आणि मार्टिन फ्लिशमन यांनी १९८९ मध्ये दावा केला होता की, त्यांनी खोलीच्या तापमानात, म्हणजे २७ अंश सेल्सियसला अणुसम्मीलन घडवून ऊर्जा निर्माण केली आहे. यात या जोडीने मौल्यवान धातूचे पॅलेडियम जड पाण्याच्या ओंजळीत ठेवले होते. तेव्हा त्यांना त्यात ड्युटेरियम हा अणू असल्याचे ज्ञात होते.

जेव्हा त्यांनी त्यांच्या यंत्राद्वारे विद्युतप्रवाह चालू केला आणि तो पुढे तसाच चालू ठेवला तेव्हा त्यांना अचानक उष्णतेत वाढ दिसू लागली. त्यांनी असाही दावा केला की, न्युट्रॉनसारखे मूलकण त्यातून बाहेर पडत आहेत. ते उष्णतेचे स्पंद आणि कण कुठल्याही रासायनिक प्रक्रियेद्वारे स्पष्ट केले जाऊ शकत नव्हते. हे जसे ताऱ्यात घडते अगदी तसेच ड्युटेरियमचे सम्मीलन यात घडते की काय, असे त्यांना वाटत होते.

हे सर्व खोलीच्या तापमानाला घडत होते म्हणून दोघेही शास्त्रज्ञ आश्‍चर्यचकित आणि आनंदी झाले होते आणि त्यांनी शीत अणुसम्मीलनाचा दावा करून टाकला होता. त्यामुळे विज्ञानजगतात मोठी खळबळ माजली होती.यामुळे झाले काय की, पॉन्स आणि फ्लिशमन यांनी केलेल्या दाव्यावर प्रयोगाची आणि अणूसम्मीलनाची पडताळणी होऊ लागली. पण सिद्धता होत नव्हती.

त्यामुळे अमेरिकेचे तत्कालीन अध्यक्ष बुश यांनी एक समिती नेमून शहानिशा करण्याचे ठरविले होते. पण समितीला याची पडताळणी करता आली नाही. त्यामुळे हा दावा फोल ठरला होता. वैज्ञानिक परिपूर्तता या प्रयोगाला न करता आल्यामुळे पॉन्स आणि फ्लिशमनचा शोध कालबाह्य ठरला होता. पण एक मात्र निश्‍चित झाले, तेव्हापासून अणू सम्मीलन ही संकल्पना चांगलीच रुजली.

अक्षय ऊर्जेचे द्वार

जेव्हा जेव्हा शीत अणू सम्मीलनाचा विषय येतो तेव्हा पॉन्स आणि फ्लिशमन या शास्त्रज्ञांची आठवण येते. आताही तसेच झाले आहे. अमेरिकेत शीत अणू सम्मीलन ही संकल्पना पुन्हा जोर धरू लागली आहे. कारण लो एनर्जी न्युक्लियर रिॲक्शन या संशोधन समूहाला अब्जावधी डॉलरचा निधी उपलब्ध करून देण्यात आला आहे.

पॉन्स आणि फ्लिशमन यांनी केलेल्या प्रयोगाची तपासणी करण्याचा आग्रह शास्त्रज्ञ करीत आहेत. त्या दृष्टीने आता आश्‍वासक पावले पडत आहेत.

तसे पाहता १९८९ मध्ये पॉन्स आणि फ्लिशमन या जोडीने हा दावा केला तेव्हापासून गेल्या तीस वर्षांत कोल्ड फ्युजन हे विज्ञानाच्या सर्वात कुप्रसिद्ध विवादाचे प्रकरण आहे, असे म्हणायला हरकत नाही. ज्याची प्रतिकृती आजपर्यंत कोणीही निर्माण करू शकले नाही.

शीत सम्मीलनाला समर्थन देणारा अजूनही कोणताही शास्त्रीय सिद्धांत अद्याप उपलब्ध नसला तरी इतर काही शास्त्रज्ञांना अजूनही याची सिद्धता होण्याची खात्री वाटते आहे. त्यामध्ये लो एनर्जी न्युक्लियर रिॲक्टरवर काम करणारे शास्त्रज्ञ आणि अभियंते कमालीचे आशावादी आहेत.

या माध्यमातून एक स्वच्छ आणि अबाधित असा ऊर्जास्रोत निर्माण करण्याचे त्यांचे ध्येय आहे. जॉर्ज वॉशिंग्टन विद्यापीठातील शास्त्रज्ञ प्रा. नागेल यांचे म्हणणे आहे की, शीत अणुसम्मीलनाची सुरवात वाईट झाली तरी नंतरच्या काळात मात्र त्यासंबंधीचे बरेच पुरावे जमा झाले आहेत आणि आता निश्‍चितपणे त्याचा नव्याने उपयोग होईल, असे त्यांना वाटते.

लो एनर्जी न्युक्लियर रिॲक्शनवर काम करणारे शास्त्रज्ञ कमालीचे आशावादी आहेत. पुन्हा एकदा पॉन्स आणि फ्लिशमन यांनी केलेल्या प्रयोगाला वेगळे स्वरुप आणि वैज्ञानिक आधार देण्याचा त्यांचा प्रयत्न आहे. जर का ही क्रिया ताऱ्यांमध्ये आणि उच्च तापमानाला घडत असेल तर पृथ्वीवर निश्‍चितपणे ती कमी किंवा खोलीच्या तापमानाला उपलब्ध असावी, असे शास्त्रज्ञांना वाटते आहे.

म्हणूनच येत्या काळात लो एनर्जी न्युक्लियर रिॲक्शन निश्‍चितपणे वेगळ्या रुपात पूर्ण मार्गक्रमण करेल यात शंका नाही. त्यामुळे मानवासाठी निश्‍चितपणे अक्षय ऊर्जेचे द्वार अनंत काळासाठी उघडले जाईल, एवढे मात्र निश्‍चित.

(लेखक भौतिकशास्त्राचे प्राध्यापक आहेत.)