விஞ்ஞான முட்டிமோதல் – பகுதி 4

1960 –களில் அமெரிக்க அப்போலோ விண்கலங்கள் மனிதர்களை முதலில் வான்வெளிக்கும், பிறகு சந்திரனுக்கும் ஏற்றிச் சென்று, வெற்றி கண்டன. பூமியிலிருந்து, சந்திரப் பயணம் 3 நாட்களாகியது. இரவு தூங்கிய விண்வெளி வீரர்கள் ஒரு வினோத விஷயத்தை அனுபவித்து, கீழே கண்காணிக்கும் விஞ்ஞானிகளிடம் சொன்னார்கள். நன்றாகத் தூங்கும் போது, சில நொடிகள் கண்களில் ஒளி பளிச்சிட்டதாகச் சொன்னார்கள். எப்படி உறங்கும் கண்களில் பளிச்? (விண்வெளியில் தண்ணி கிண்ணி எல்லாம் கிடையாது). விஞ்ஞானிகள் இதை எதிர்பார்த்தார்கள் என்றாலும் இந்த அனுபவம் ஏற்படும் என்று திட்டவட்டமாக சொல்ல முடியவில்லை.

 

part2-image6

என்ன எதிர்பார்த்தார்கள்? அப்போலோ விண்கலன்கள் ப்ராஜக்ட் ஆரம்பிக்கும் முன்பு, ஒரு 30 ஆண்டுகளாக அண்டக்கதிர் (cosmic rays) பற்றிய விஞ்ஞான அறிவு பரவலாக பெளதிக உலகில் இருந்தது. அண்டக்கதிரால் சில மிகத் திணிவுள்ள அணுக்கருக்கள் ஏராளமான சக்தியுடன் இமைகளைத் தாண்டி விழித்திரையைத் தாக்குவதால் வரும் பளிச்தான் விண்வெளி வீரர்கள் அனுபவித்தது. அண்டக்கதிர்கள் விண்வெளியில் ஏராளமாக இருந்தாலும், சக்தி வாய்ந்த ஒரு அணுக்கரு மிகச் சிறிய விண்கலத்தில் தூங்கும் விண்வெளி வீரரின் விழியைத் தாக்குவதற்கு மிகச் சிறிய சாத்தியக்கூறுதான் உள்ளது என்று விஞ்ஞானிகள் நம்பினார்கள். விண்வெளி வீரர்களைத் தாக்கியது போல அண்டக்கதிர்கள் நம்மை தாக்காமல் பாதுகாப்பது நம் பூமியைச் சுற்றியுள்ள காற்று மண்டலம் (atmosphere). காற்று மண்டலம் இல்லையேல் நம்மில் பலரும் தூக்கமின்றி அலைய வேண்டியதுதான். தமிழ் வாரப் பத்திரிக்கைகளில் காஸ்மிக் கடன் தொல்லை ஜோக்குகள் இல்லாதது ஒன்றுதான் குறை. மிக அதிக சக்தியுள்ள அண்டக்கதிர்கள் காற்று மண்டலத்தின் அணுக்களைத் தாக்கும் பொழுது, பல அணுத்துகள் பொழிவுகளை (atomic particle showers) ஏற்படுத்துகின்றன. காற்று மண்டலம் உட்கொண்டது போக மிஞ்சிய பொழிவு, எந்தத் தீங்கும் விளைவிக்காமல் நம்முடைய உடல்களை ஒவ்வொரு நொடியும் கடக்கின்றது.

அண்டக்கதிருக்கும், அணுத்துகள் வேக எந்திரங்களுக்கும் என்ன சம்பந்தம்? இதற்கு, சற்று 1930 –களைப் பின்நோக்கி ஒரு ஃப்ளாஷ்பேக் தேவைப்படுகிறது. 1932 – நியூட்ரான் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஆண்டு. அணுத் துகள்கள் பற்றிய அறிவு எளிமையாக இருந்தது. அதாவது, அணுக்கருவிலே 1) ப்ரோட்டான், 2) நியூட்ரான், என்ற அணுத்துகள்கள், அணுக்கருவைச் சுற்றி வரும் சுழலும் 3) எலெக்ட்ரான்கள், மற்றும் அதிகம் புரியாத 4) நியூட்ரினோ (neutrino) என்பவை அடிப்படைத் துகள்கள் என நம்பப்பட்டது. ஒவ்வொரு அடிப்படை அணுத்துகளுக்கும் அதனுடைய எதிர் மின்னூட்டத் துகள் (anti-particles) இருக்க வேண்டும் என்று குவாண்டம் இயக்கவியல் (quantum mechanics) தெளிவாகச் சொன்னது. ஆனால், யாரும் அதுவரை அப்படிப்பட்ட எதிர் மின்னூட்டத் துகளை கண்டறியவில்லை. உதாரணத்திற்கு, பாஸிட்ரான், எலெக்ட்ரானின் எதிர் மின்னூட்ட அணுத்துகள் (மற்ற எல்லா இயல்புகளும் சமம்). அதே போல, எதிர் ப்ரோட்டான் (anti proton) ப்ரோட்டானின் எதிர் மின்னூட்ட அணுத்துகள் (மற்ற எல்லா இயல்புகளும் சமம்).

part2-image7இப்படிப் போய்க் கொண்டிருந்த அணுத்துகள் ஆராய்ச்சி, இரு காரணங்களால் சற்று தடம் புரண்டது. 1) முதலில், இந்த நியூட்ரினோ என்ற மர்ம அணுத்துகளுக்கும் வானவியலுக்கும் சம்பந்தம் உள்ளது என்று தெரிய வந்தது. 2) மற்றொன்று, எப்படியாவது, எதிர் மின்னூட்டச் சக்தியுள்ள துகள்களைக் கண்டறிய வேண்டும் என்ற உந்துதல். ஏறக்குறைய பதினைந்து ஆண்டுகளுக்கு (1932-1945), அணுத்துகள் ஆராய்ச்சி, அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாக மாறியது – அதுவும், குறிப்பாக சோதனை (experimental nuclear physics) முயற்சிகள். இந்த காலத்தில் ராட்சச எந்திரங்கள் இல்லைதான். இவர்களுடைய சோதனை முயற்சிகள் மூன்று வகை விஞ்ஞான உத்திகளைப் பயன்படுத்தின. 1) கதிரியக்க அளவைக் கருவியான கெய்கர் எண்ணி (Geiger counter) 2) மாறுபட்ட மேக அறை (modified cloud chamber) 3) ஹீலியம் நிரப்பட்ட பலூன்களில் கருவிகள் பொருத்தப்பட்டு வானில் பறக்க விடப்பட்டு அவற்றின் வழி உயர் நிலை காற்று மண்டல (high altitude atmospheric research using helium balloons) ஆராய்ச்சி.

part2-image8காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பில் அண்டக்கதிர் விஞ்ஞானிகள் தேடியது என்னவோ அக்கதிரைப்பற்றிய முழு புரிதலுக்காகத்தான். முதலாவது நியூட்ரினோ என்ற மர்மத் துகளை எப்படியாவது கண்டு, ஆராய்ச்சி செய்வது என்று பல முயற்சிகள் நடந்தன. இன்றும் இது தொடர்ந்து வருகிறது. இன்றைய நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பை விட்டு, பூமியின் ஆழத்தில் மற்றும் உறைந்த ஆழமான ஏரியடிவரை போய்விட்டது. நியூட்ரினோக்கள் மனிதன், பாறை, உலோகம், மரம், செடி, எல்லாவற்றையும் மிக எளிதில் தாண்டிச் செல்லும் சக்தி கொண்டவை. அவற்றை சரியாக கண்டறிவதும் கடினம். பூமிக்கு அடியில் நியூட்ரினோவைத் தேடும் பல முயற்சிகள் இன்று உலகெங்கும் தொடர்கிறது. கனடாவில் உள்ள ஸட்பரி என்ற ஊரில் நிக்கல் சுரங்கத்தில் பூமியின் 2 கி.மீ. ஆழத்தில் உள்ள SNO என்ற ஆராய்ச்சிதளம் உலகப் புகழ் பெற்றது. இந்தியாவில், தமிழ்நாட்டில் உள்ள தேனியில், 1.3 கி..மீ. பாதாள நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சிதளம் அமைக்கப் படவிருக்கிறது. அதே போல, ரஷ்யாவில் உள்ள உறைந்த பைகல் ஏரிக்கு 1 கி.மீ. அடியில் இன்னொரு நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சிதளம் இயங்கி வருகிறது. அத்துடன் அண்டார்டிக்காவில் அத்தனை குளிரில், கிடைக்கும் 1 மாதத்தில் ராட்சச பலூன்களை பறக்கவிட்டு இன்றும் நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி தொடர்கிறது. நியூட்ரினோ அணுத்துகளைச் சரியாக கண்டறிதல் மிகப் பெரிய சவால். உலோகம், மனிதர்கள், தண்ணீர், பாறை என்று எல்லாவற்றையும் கடக்கக்கூடியவை நியூட்ரினோ அணுத்துகள்கள். இதனாலேயே நியூட்ரினோ ஆராய்ச்சி மையங்கள் இப்படிப்பட்ட ஆழமான, பனிக்கட்டி நிறைந்த தளங்களில் இடம்பெறுகின்றன. மற்றக் கதிர்களை இத்தனை ஆழத்தில் கண்டறிய முடியாது. அவை ஆழங்களில் இல்லாததால் நியுட்ரினோக்களைத் தனியே காண்பது சாத்தியமாகும். சாதாரண ஆராய்ச்சிசாலையில் (அதாவது, தரையளவில்) பிற கதிர் வீச்சுகளின் இடையீட்டால், நியூட்ரினோக்களைப் பிரித்து ஆராய்வது மிகவும் கடினமான செயல். அத்துடன் அண்டக் கதிரின் வீச்சு வட மற்றும் தென் துருவத்தில் அதிகம்.

part2-image8

1930-40 கால கட்டங்களில் அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாளர்கள் நியூட்ரினோவைக் கண்டறியப் புதிய முயற்சிகளில் ஈடுபடுகையில், முன்னே சொன்ன எதிர்மின்னூட்ட அணுத்துகள்களைக் கண்டறியத் தொடங்கினர். (பின்னாட்களில், பல ராட்சச அணுத்துகள் தகர்க்கும் எந்திரங்களை உருவாக்கியவர்களில் பலர், அண்டக்கதிர் ஆராய்ச்சியாளர்கள்). முதலில் கண்டறியப்பட்ட துகள் எலெக்ட்ரானின் எதிர்மின்னூட்ட பாஸிட்ரான் (positron) அணுத்துகள். பாஸிட்ரானைக் கண்டறிதலோடு சில சிக்கல்கள் உருவாயின். இதில் இரு வகை அணுத்துகள்களைக் கண்டார்கள். இதை முதலில் சிவப்பு மற்றும் பச்சை எலெக்ட்ரான் என்று சொல்லி வந்தார்கள். இன்று, இவை பாஸிட்ரான் மற்றும் ம்யூவான் (Muon) என்று உறுதி செய்யப்பட்டுள்ளது. யுகாவா (Hideki Yukawa) என்ற ஜப்பானிய விஞ்ஞானி அணுக்கருவில் ப்ரோட்டான்களை கெட்டியாக இறுக அணைத்து வைத்திருப்பது ஒரு புதிய துகள் என்றும், அதன் திணிவைத் துல்லியமாகவும் அளவிட்டு (எலெக்ட்ரானை விட 250 மடங்கு அளவில் பெரியது இது) ஆராய்ச்சிக் கட்டுரை வெளியிட்டார். 1946 வாக்கில் இந்த புதிய அணுத்துகள் பை-மேஸான் அல்லது பையான் (pi-meson or pion) கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

 

part2-image9இத்துடன் கதை முடியவில்லை. அண்டக்கதிர்களை மேக அறையில் பல கோணங்களில் புகைப்படம் எடுத்து பாகுபடுத்திப் பார்த்ததில், விளக்க முடியாத V- வடிவில் பிம்பங்கள் தெரிந்தன. ப்ரான்ஸ் நாட்டில் உள்ள 2,850 மீட்டர் உயரமுள்ள மலையில் (French Pyrenees) மிகப் பெரிய காந்தம் மற்றும் சோதனைக் கருவிகளையும் நிறுவி அண்டக்கதிரைக் கருவிகளில் சேகரித்து, படமெடுத்து, இந்த V- வடிவில் உள்ள பிம்பங்களை ஆராய்ந்தனர் விஞ்ஞானிகள். V-வடிவில் உள்ளதால் இவை இரு ஸ்திரமற்ற அணுத்துகள்கள் என்று முதலில் ஒப்புக் கொள்ளப்பட்டது. இந்த இரு அணுத்துகள்களும் ப்ரோட்டானினின் திணிவில் பாதி இருக்கும், என்றும் கணக்கிடப்பட்டது. ஆனால், இவை தற்செயலாக, எதிர்பாராத விதமாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டதால், இன்றுவரை இவை வினோத அணுத்துகள்கள்(strange particles) என்று அழைக்கப்படுகின்றன. இன்று, இவற்றில் ஒன்று லாம்ப்டா (lambda) என்றும், மற்றொன்று கவான் (kaon) என்றும் அழைக்கப்படுகின்றன.

 

part2-image10

இந்தப் புதிய அணுத்துகள்கள், அண்டக்கதிர் பற்றிய உண்மைகளுடன், அணுக்களின் சில உள் ரகசியங்களையும் ஓரளவிற்குப் புரிந்து கொள்ள உதவின. திடீரென்று, பூமியில் நடக்கும் அணு ஆராய்ச்சி இயற்கையின் ஒரு சிறிய துண்டை மட்டும் காண்பித்தது போலத் தோன்றியது. ஒன்று மட்டும் சரியாக விளங்கியது: எலெக்ட்ரான், பாஸிட்ரான், ம்யூவான் போன்ற அணுத்துகள்கள் சக்தி வாய்ந்த அண்டக்கதிர்கள் நம்முடைய காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பைத் தாக்கும் பொழுது உருவாகின்றன. அதாவது, பூமியில் சாதாரண நிலையில் ஸ்திரமாக இருப்பவை எலெக்ட்ரான், ப்ரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் அணுத்துகள்கள். ஆனால், பூமிக்கு ஒரு 100 கி.மீ. உயரத்தில், அண்டக்கதிர் மோதலால், பல புதிய அணுத்துகள்கள் உருவாகி உடனே தேய்ந்து விடுகின்றன. இதை இன்னொரு கோணத்தில் சிந்தித்தால், வேறு உண்மைகள் இன்னும் புதைந்து இருப்பது தெளிவாகிறது. அதாவது, ஏன் பிரபஞ்சத்தின் பல கட்டங்களில் இவ்வகை அணுத்துகள்களை இயற்கை உருவாக்கியிருக்கக் கூடாது? அண்டக்கதிர்களிலிருந்து இவ்வகை அணுத்துகள்களை உருவாக்கும் சக்தி எங்கோ பிரபஞ்சத்தில் உள்ளது. நம்முடைய  காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பிலேயே இந்த வகை மோதல்கள் கோடிக்கணக்கில் நடக்கின்றன.

இன்னொரு விஷயமும் இங்கு குறிப்பிடத்தக்கது. நம்முடைய காற்று மண்டலத்தின் விளிம்பில் (அதாவது கடல் மட்டத்திலிருந்து ஒரு 100 கி.மீ, உயரத்திற்கு மேலே) -100 டிகிரி செல்சியஸ் அளவிற்கு வெப்பம் குறைந்து விடுகிறது. பொதுவாக, கோளங்கள் மற்றும் நட்சத்திரங்கள் இடையே அசாதாரணமான குளிர்நிலை உள்ளது என்பது விஞ்ஞானத்தில் தெரிந்த ஒரு விஷயம். அண்டக்கதிர் தாக்கத்தில், இந்த குளிர்நிலையில், பல புதிய, ஆனால், குறைந்த சில நொடிகளே உருவாகும் அணுத்துகள்கள், இயற்கையின் கண்ணாமூச்சி விளையாட்டுதான்.

ஏன், இவ்வகை அணு மோதல்களை நம்மால் பூமியில் உருவாக்க முடியாது? அப்படி உருவாக்கினால், இயற்கையில் பல ரகசியங்கள், அதுவும் அணுவின் உள் ரகசியங்கள் புரிய வாய்ப்பு இருக்குமோ? இப்படி துவங்கியதுதான் அணுவை உடைக்கும் முயற்சி, அதற்குத்தான் இந்த ராட்சச அணு மோதல் (atom smashers or particle accelerators) எந்திரங்கள் தேவைப்படுகின்றன. ஆரம்பம் என்னவோ அவ்வளவு பெரிதாக இல்லைதான். இன்று அணுத்துகள்களை கண்டறியத் தேவையான சக்தி, மற்றும் அவை உருவாகும் நிலைகள் ஆகியன மிகவும் அசாதாரணமாக இருப்பதால், அவற்றைக் கண்டு பிடிக்கும் முயற்சியின் சிக்கல் பெரியதாக ஆகிறது. இதனாலேயே இந்த முயற்சிகளைச் செய்யத் தேவையான எந்திரங்கள் உலகின் மிகப் பெரிய எந்திரங்களாக இன்று உருவாகியுள்ளன.

சொல்வனம் – டிசம்பர் 2012

Advertisements

மறுமொழியொன்றை இடுங்கள்

Fill in your details below or click an icon to log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Log Out / மாற்று )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Log Out / மாற்று )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Log Out / மாற்று )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Log Out / மாற்று )

Connecting to %s