முகப்பு அறிவியல் LHC என்னும் துகள்முடுக்கி – பிரபஞ்ச ரகசியம் நோக்கி 4

LHC என்னும் துகள்முடுக்கி – பிரபஞ்ச ரகசியம் நோக்கி 4

100
0

இதற்கு முந்தய பகுதிகளில் LHC என்றால் என்ன? அது எப்படி தொழிற்படுகிறது மற்றும் அதன் பல்வேறு பட்ட பாகங்களை எப்படி 10000 அதிகமான இயற்பியலாளர்களும், பொறியியலாளர்களும் சேர்ந்து இயக்குகிறார்கள் என்று தெளிவாக பார்த்தோம். இந்தப் பகுதியில், LHCயின் நோக்கம் என்ன, அது இயற்கையின் முடிச்சுக்களில் எவற்றையெல்லாம் தீர்த்துள்ளது, இன்னமும் என்ன ரகசியங்களை இந்த LHCயால் அறியமுடியும் என்று பார்க்கலாம்.

முன்னைய பாகங்களை படிக்க…

14 பெப்ரவரி 2013, பொதுவாக எல்லோரும் “காதலர் தினத்தை” கொண்டாடிகொண்டிருக்கும் போது, இன்னும் சில அறிவியலில் ஆர்வமுள்ள ஜீவராசிகள், தங்களுக்குள் மிகப்பெரிய சோகத்தை அடக்கிக்கொண்டு எதிர்வரும் நாட்களை எண்ணத் தொடங்கினர். இவர்களது சோகத்திற்கு காரணம், அறிவியலில் கொண்ட காதல்தான்! பெப்ரவரி 14, 2013 காலை 7.24 க்கு LHC தனது ப்ரோட்டான் கற்றைகளை முடுக்குவதை முடிவுக்கு கொண்டுவந்தது.

LHC ஐ உருவாக்கும்போது, ஒவ்வொரு ப்ரோட்டான் கற்றைகளையும் 7 TeV சக்தி கொண்டளவு முடுக்கக்கூடியதாகத் தான் வடிவமைக்கப்பட்டது. ஆனால் சில பல தொழில்நுட்பகோளாறு காரணமாக, 2010 இல் இருந்து 2013 வரை, அதிகூடிய சக்தியாக LHC 4 TeV வரை மட்டுமே ப்ரோட்டான் கற்றைகளை முடுக்கி, 8 TeV சக்தியில் இரண்டு கற்றைகளை மோதவிட்டு தகவல்களைத் திரட்டியது.

இந்த சக்திமட்டதில் தொழிற்படும்போதே ஹிக்ஸ் போசோன் (Higgs Boson) எனப்படும் “கடவுள் துகளை” (மேலதிக தகவல் கீழே!) இது கண்டறிந்தது. ஆனாலும் இதனால் இன்னமும் அதிகசக்தியோடு வேலை செய்யமுடியும் என்பதனால், 2013 பெப்ரவரி 14 இல், புதிய மாற்றங்கள் மற்றும் பழுதுபார்த்தல் வேலைகளுக்காக LHC இடை நிறுத்தப்பட்டது. மீண்டும் இது 2015 இல் முழுச்சக்தியில் தொழிற்படத் தொடங்கும் என அறிவிக்கப்பட்டது. அதேபோல இந்த ஏப்ரல் மாதம் 10ஆம் திகதி, LHC, வெற்றிகரமாக ப்ரோட்டான் கற்றைகளை 6.5 TeV சக்தியோடு இயக்கியுள்ளது, இன்னும் சில நாட்களில் இரண்டு 6.5 TeV சக்திகொண்ட கற்றைகள், 13 TeV சக்தியில் ஒன்றோடு ஒன்று மோதும்! துகள் இயற்பியலில் (particle physics) ஒரு புதிய சகாப்தம் தொடங்கும்!

சரி அப்படி எவற்றையெல்லாம் இந்த LHC கண்டறிய உருவாக்கப்பட்டது என்று பார்க்கலாம்.

திணிவுக்குக் காரணம் என்ன?

திணிவு (mass) என்பது என்ன என்று நமக்கு தெரியும் இல்லையா, ஆனால் இந்த திணிவு எதனால் உருவாகிறது என்று பல வருடங்களாக குழப்பம் இருந்தது. சீர்மரபு ஒப்புருக் கோட்பாட்டில் (standard model  – particle physics) திணிவுக்கு காரணம் என்ன என்று விளக்கப்படவில்லை, அதுமட்டுமல்லாது, சில அணுத்துணிக்கைகள் திணிவு கூடியதாகவும், சில திணிவற்றவயாகவும் இருப்பதற்கான காரணம் ஒரு புதிராகவே இருந்தது.

இதற்கு தீர்வாக ஹிக்ஸ் பொறிமுறையை இயற்பியலாளர் பீட்டர் ஹிக்ஸ் (Peter Higgs) மற்றும் அவரது சகாக்கள் 1964 இல் முன்மொழிந்தனர். அதாவது இந்த பொறிமுறை என்ன சொல்கிறது என்றால், இந்தப் பிரபஞ்சத்தில் “ஹிக்ஸ் புலம்” (higgs field) ஒரு வலைபோல படர்ந்துள்ளது. அணுத்துணிக்கைகள் இந்த higgs field வலையில் விழும்போது அதனில் சிக்கிக்கொள்கிறது, இதனால் இவை திணிவைப் பெறுகின்றன. அனால் போடோன் (photon) போன்றவை இந்தவலையில் சிக்குவதில்லை, ஆகவே அவை திணிவற்றதாக காணப்படுகிறது.

இந்த ஹிக்ஸ் புலமானது, ஹிக்ஸ் போசோன் (higgs boson) எனப்படும் அணுத்துணிக்கையோடு தொடர்புபட்டுள்ளது. இந்த ஹிக்ஸ் போசொனைத்தான் நம் அறிவியல் அறிவற்ற ஊடகங்கள் “கடவுள் துணிக்கைகள்” (god particle) என முட்டாள்த்தனமாக அழைகின்றன. உண்மையிலேயே இந்தத் துணிக்கைக்கும் கடவுளுக்கும் எந்த சம்பந்தமும் இல்லை. இதெற்கெல்லாம் காரணம், நோபல் பரிசு பெற்ற Leon lederman என்ற இயற்பியலாளர் ஒரு புத்தக எழுதினார். மிகச் சிறந்த இந்தப் புத்தகம், சீர்மரபு ஒப்புருக் கோட்பாட்டில் இந்த ஹிக்ஸ் போசோன் துணிக்கைகள் எவ்வளவு முக்கியமானவை என்று ஆராய்ந்திருந்தார். அதுமட்டுமல்லாது, எவ்வளவு ஆய்வுகள் மற்றும் பரிசோதனைகள் செய்தும், இந்த ஹிக்ஸ் துணிக்கைகள் கண்டறியக்கடினமாக இருப்பதால் “நாசமாய்போன துணிக்கைகள்” (goddamn particle) (ஹிஹி!!) என்றே அவர் தனது புத்தகத்திற்கு பெயர் வைத்தார். ஆனால் அதை வெளியிட்ட அச்சகம், அந்தப்பெயரை ஒத்துக்கொள்ளவில்லை, அவர்கள், Goddamn என்ற சொல்லை God என்று மாற்றி God Particle (கடவுள் துணிக்கைகள்) என்று பெயர் வைத்து வெளியிட்டனர். புத்தகமும் பிய்த்துக்கொண்டு விற்பனையாகியது. அறிவியல் விளங்காத “ஜாம்பவான்களும்” புத்தக கவரை மட்டும் வைத்து விமர்சனம் எழுதும் ஊடகங்களும், இந்த ஹிக்ஸ் போசோன் துணிக்கைகள் தான் எதோ கடவுள் என்ற அளவுக்கு இட்டுக்கட்டி வளர்த்துவிட்டனர்! ஆக மை லார்ட் இதுதான் நடந்தது. இனி உண்மையாக அறிவியல் விடயத்திற்க்கு வருவோம்.

ஆகவே ஹிக்ஸ் போசோன் துணிக்கையை கண்டுபிடித்தால், இந்த ஹிக்ஸ் புலத்தை நிருபித்துவிடலாம். இங்குதான் LHC வருகிறது. LHCயால் முடுக்கப்பட்ட ப்ரோட்டான் கற்றைகள், இந்த ஹிக்ஸ் துணிக்கைகளைக் கண்டறியத் தேவையான சக்தியோடு மோதக்கூடியான, ஆகவே இந்த ஹிக்ஸ் துணிக்கைகளை கண்டறியமுடியும் என LHC ஆய்வாளர்கள் கருதினர்.

அதேபோல, ஜூலை, 2012 இல் LHC ஹிக்ஸ் போசோன் துணிக்கைகளின் பண்புகளை ஒத்த துணிக்கைகள் 125 GeV சக்திமட்டதில் இருப்பதை கண்டறிந்தது. பின்னர் 2013 இல் மேலதிக பண்புகள் உறுதிசெய்யப்பட்டு, அது ஹிக்ஸ் போசோன் துணிக்கைகள் தான் என்று அறிவிக்கப்பட்டது. இதற்காக இயற்பியலாளர் பீட்டர் ஹிக்ஸ் அவர்களுக்கு நோபல் பரிசும் வழங்கப்பட்டது குறிப்பிடத்தக்கது.

மீசமச்சீர் (supersymmetry) துணிக்கைகளை கண்டறிவது

சீர்மரபு ஒப்புருக்கோட்பாடு (The Standard Model / SM), அணுத்துணிக்கைகளைப் பற்றி தெளிவாக விளக்கினாலும், அது ஒரு பூரணமான கோட்பாடு அல்ல. SM இனால் ஈர்ப்புவிசையை மற்றைய மூன்று அடிப்படை விசைகளோடு (மின்காந்த விசை – electromagnetism, மெல்லிய, செறிந்த அணுவிசை – strong and weak nuclear force) பொறுத்தமுடியவில்லை.

இவற்றை எல்லாம் ஒன்றாக பொருத்த உருவாக்கப்பட்ட ஒரு கோட்பாடு இந்த மீசமச்சீர்க் கோட்பாடு, இந்தக் கோட்பாடுப்படி, SM இல் இருக்கும் துணிக்கைகளுக்கு சமச்சீரான ஆனால் திணிவு அதிகமான துணிக்கைகள் இருக்கவேண்டும் என்று சொல்கிறது. அப்படி இருந்தால் இந்த சமச்சீர்த் துணிக்கைகள் நான்கு அடிப்படை சக்திகளையும் ஒருங்கிணைத்த ஒரு கோட்பாட்டை உருவாக்கமுடியும். ஆனால் அதற்க்கு இந்த மீசமச்சீர் துணிக்கைகளை முதலில் கண்டறியவேண்டும்.

மீசமச்சீர்க் கோட்பாடு சரியாக இருக்கும் பட்சத்தில், LHCயினால் திணிவுகுறைந்த மீசமச்சீர் துணிக்கைகளை கண்டறியக்கூடியவாறு இருக்கும் என ஆய்வாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

கரும்பொருள் (dark matter) மற்றும் கரும்சக்தியின் (dark energy) அடிப்படையை ஆராய்தல்

நம் பிரபஞ்சத்தைப் பொறுத்தவரை, நமது அறிவுக்குத் தெரிந்த அணுக்களால் ஆன வஸ்துக்கள் வெறும் 4% மட்டுமே, அதாவது எல்லா உடுக்களும் (stars), கோள்களும், உடுப்பேரடைகளும் இந்த 4% இனுள் வந்துவிடுகின்றன. மீதமிருக்கும் 96% வஸ்துவில் 23% கரும்பொருளாகும், மற்றைய 73% கரும்சக்தியாக இருக்கவேண்டும் என்று வானியலாளர்கள் கருதுகின்றனர்.

கரும்பொருள், கரும்சக்தி என்பன கருப்பு என்று கருதவேண்டாம். இவை நாமறிந்த அணுக்களால் ஆக்கப்பட்டவை அல்ல. இவை என்னவென்றே தெரியாததால் இதற்கு “கருப்பு” என்று பெயரிட்டுள்ளனர்.

கரும்பொருளைப் பொறுத்தவரை, இது இருப்பது எமக்கு எப்படித் தெரியும் என்றால், தன மூலம் வரும் ஈர்ப்புவிசை மூலமாகும். கரும் சக்தி இதற்கு மாறாக, இந்தப் பிரபஞ்சத்தை விரிவடையச் செய்யும் சக்தியாக விளங்குகிறது. ஈர்ப்பு விசைக்கு எதிர் விசை.

பெரும்பாலான இயற்பியலாளர்கள், இந்த கரும்சக்தி மற்றும் கரும்பொருள் என்பன மீசமச்சீர் துணிக்கைகளால் உருவாக்கப்படுவதாக கருதுகின்றனர். ஆக, LHC மீசமச்சீர் துணிக்கைகளை கண்டறிந்தால், இந்த ‘கரும்’ பொருள் மற்றும் சக்திகள், வெளிச்சத்திற்கு வரும்.

அண்டிமட்டர் (antimatter) எனப்படும், பருப்பொருளுக்கு (matter) எதிரான பொருளின் தன்மைகளை ஆராய்தல்

இந்தப் பிரபஞ்சம் தோன்றும் போது, பருப்பொருளின் அதே அளவு, அண்டிமட்டரும் உருவாகியதா? அப்படியென்றால் இந்த அண்டிமட்டர் துணிக்கைகள் எல்லாம் இப்போது எங்கே? ஏன் நாம் இப்போது பார்க்கும் பிரபஞ்சம் பருப்பொருளால் பட்டுமே நிறைந்துள்ளது என்ற கேள்விகளுக்கு LHC விடை தரமுடியும்.

இதைவிடவும், வேறு பல, சிக்கலான விடயங்களைப் பற்றியும் LHC மூலம் ஆய்வுசெய்து விடைகான ஆய்வாளர்கள் முயல்கின்றனர். இவற்றிக்கு விடை காண, LHC அதனது பூரண சக்தியான 14 TeV இல் இயங்கவேண்டியது அவசியம். தற்போது அது இந்த மட்டத்தில் இயங்கக்கூடியதாக இருப்பதால் பல புதிய முடிவுகள் வரும் சில வருடங்களில் வெளிவரும்.

ஆனாலும் இந்தப் பிரபஞ்ச ரகசியங்களை, இயற்க்கை அவ்வளவு எளிதில் வெளிவிட்டுவிடுமா என்ன? இன்னும் சில ஆய்வுகள் செய்ய, இந்த LHCயின் முழுச் சக்திமட்டமும் போதாது. சொல்லப்போனால் மனித இனத்தினால் அவ்வளவு சக்தியை இப்போது உருவாக்கவோ பயன்படுத்தவோ முடியாது. அதற்கு நாம் இரண்டாம் நிலை, அல்லது மூன்றாம் நிலை நாகரீகத்தை அடையவேண்டி இருக்கும்.

எதிர்கால நாகரீகங்களும் அவற்றின் வளர்ச்சி மற்றும் இயற்பியல் தடைகளை எப்படி வெல்லும் என்று, எனது வேற்றுக்கிரக் நாகரீகங்கள் என்ற கட்டுரைத்தொடரில் வாசிக்கலாம்.

சீர்மரபு ஒப்புருக்கோட்பாடு என்றால் என்ன, மற்றும் அதனில் இருக்கும் சிக்கல்கள் என்பவற்றை சற்றே விரிவாக “பிரபஞ்சத்தின் ரகசியமும், இயற்பியல் சிக்கல்களும்” என்ற எனது கட்டுரையில் வாசிக்க முடியும்.