பிரபஞ்சத்தில் புதிய ஐந்தாம் விசை இருப்பதற்குச் சான்று உள்ளதை விஞ்ஞானிகள் உறுதியாக அறிவிப்பு

This entry is part 2 of 14 in the series 21 ஆகஸ்ட் 2016

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

++++++++++

+++++++++

கடந்த பத்து ஆண்டுகளாய்

அடிப்படையாய் நாமறிந்தது நான்கு

அகில விசைகள்.

ஈர்ப்பு விசை, மின்காந்த விசை,

வலுத்த, தளர்ந்த அணுக்கரு விசைகள்.

புதிய கண்டுபிடிப்பு

புரட்சிகரமான

ஐந்தாம் விசை ! கருமை விசை ! அது

கருமை ஒளித்திரளா அன்றி

கருந்துகளா ?

பிண்டத் துகளா அன்றி

விசை தூக்கும் துகளா ?

ஹிக்ஸ் போஸானுக்குப் பின் கண்ட

ஒட்டு விசைத் துகள் அது

எக்ஸ் போஸான் எனப்படும்

இனமறியா போஸான் !

++++++++++++

நாமறிந்த நான்கு பிரபஞ்ச விசைகள்

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு மெய்யானால், இது புரட்சிகரமான நிகழ்ச்சி யாய்க் கருதப்படும். கடந்த பல பத்து ஆண்டுகளாக நமக்குத் தெரிந்தவை நான்கு அடிப்படை விசைகளே: ஈர்ப்பியல் விசை, மின்காந்த விசை, வலுத்த & தளர்ந்த அணுக்கரு விசைகள் [Gravitation, Electromagnetism, Strong & Weak Nuclear Forces]. இந்த ஐந்தாம் விசைக் கண்டுபிடிப்பு சோதனைகள் மூலம் மேலும் உறுதி செய்யப்பட்டால், கரும்பிண்டமும், விசைகளும் ஐக்கியமாகிப் பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய புரிதல் அறிவே முற்றிலும் மாறுபடும்.

பேராசிரியர் ஜொநாதன் ஃபெங்க் [ Jonathan Feng, Physics & Astronomy, University of California] [August 16, 2016]

சோதனை புரிந்தவர் அது ஓர் புதிய விசை என்று ஏற்றுக் கொள்ள வில்லை. அவர் கண்டது இதுதான்: மிகையாக விளைந்த நிகழ்ச்சியில் புதியதோர் துகள் காணப்பட்டது. ஆனால் அது பிண்டத் துகளா, அல்லது விசை ஏற்றுச் செல்லும் துகளா [Matter Particle or Force-carrying Particle]என்று அவருக்குத் தெளிவாகத் தெரியவில்லை.

பேராசிரியர் ஜொநாதன் ஃபெங்க்.

புதிய ஆராய்ச்சி ஐந்தாம் விசை இருப்பை உறுதிப்படுத்துகிறது.

முன்பு நடத்திய விஞ்ஞான [2015] ஆய்வு மூலம் அறிவித்ததை உறுதிப் படுத்தி, இப்போது புதிய ஆராய்ச்சி, பிரபஞ்சத்தில் ஐந்தாம் விசை இருப்பை 2016 ஆகஸ்டு 15 இல் வலுப்படுத்தி உள்ளது. 2015 இல் ஹங்கேரியன் குழுவினர் தமது ஆய்வுகள் விளைவாய், புது மாதிரியான பராமாணு [Subatomic Particle] ஒன்று இருக்கலாம் என்று அறிவித்தார். ஹங்கேரியன் விஞ்ஞானிகள் தமது துகள் விரைவாக்கி [Particle Accelerator] மூலம் செய்த கரும்பிண்டம் பற்றிய ஆய்வு விளைவில் பெரிலியம்-8 கதிரியக்கத் தேய்வில் [Radioactive Decay] ஒரு முரண்பாட்டைக் [Anomaly] கண்டனர். அந்த முரண்பாட்டு நிகழ்ச்சியில் அபூர்வமாக எலெக்டிரானைப் போல் 30 மடங்கு கனமுள்ள ஒரு சிறிய துகள் தென்பட்டதாக அறிவித்தார். அப்போது அவருக்கு எந்த விதமான துகள் அது என்று தெரியவில்லை. அது ஒரு புது விசை [New Force] என்று அவர்களால் எடுத்துக் கூற முடியவில்லை.

ஹங்கேரியன் விஞ்ஞானிகள் தம் துகள் விரைவாக்கியில் [Particle Accelerator] புரோட்டான்களை ஏவி லிதியம்-7 மூலகத்தை மோதி பெரிலியம்-8 விளைந்து அதன் கதிரியக்கத் தேய்வில் விளைந்த அந்தப் புதுத் துகள், பிண்டத் துகளா [Matter Particle] அல்லது விசை தூக்கும் துகளா [Force-carrying Particle] வென்று அவருக்குப் புலப்படவில்லை.

காலிஃபோர்னியா பல்கலைக் கழகப் பேராசிரியர் ஜொநாதன் ஃபெங்கும் [Jonathan Feng] அவரது குழுவினரும் 2015 ஆம் ஆண்டு ஹங்கேரியன் குழுவினர் புரிந்த ஆராய்ச்சிகளை மீளாய்வு செய்ததில், ஐந்தாம் விசை இருப்பதை உறுதிப் படுத்தினார். அது புரட்சிகரமான கண்டுபிடிப்பு. பல பத்தாண்டுகளாக நாம் அறிந்தவை எல்லாம் நான்கே நான்கு விசைகள் தான் [Four Fundamental Forces in Nature]. ஈர்ப்பியல் விசை, மின்காந்த விசை, வலுத்த & தளர்ந்த அணுக்கரு விசைகள். [Strong & Weak Nuclear Forces]. மேலும் இந்த ஐந்தாம் விசை இருப்பு ஆய்வுகள் மூலம் வலுவடைந்தால், பிரபஞ்சத்தைப் பற்றிய நமது அறிவியல் முற்றிலும் மாறுபடும். அது கரும்பிண்டம், விசைகள் ஐக்கியப்பாட்டில் புதிய விளைவுகளை உருவாக்கும். முதல் முன்னோடி விஞ்ஞானிகள் அது பிண்டத் துகளா [Matter Particle] அல்லது விசை தூக்கும் துகளா [Force-carrying Particle] வென்று உறுதி செய்ய முடியவில்லை ! ஆனால் புதிய ஆராய்ச்சி அது ஒரு புதிய பரமாணு, பிண்டத் துகளும் இல்லை, கரும் ஒளித்திரளும் [Dark Photon] இல்லை என்று அறிவிக்கிறது. பெரிலியம்-8 கதிரியக்கத் தேய்வில் விளைந்த சிறிய துகள், விசை தூக்கும் துகள் என்பதே முடிவான விளக்கம். அந்தப் புதிரான பரமாணு ஒரு போலி முன்னோடி எக்ஸ் போஸானாக [Protophobic X Boson] இருக்க வேண்டும். சுருங்கச் சொல்லின் அது எக்ஸ் போஸான் [X Boson] அதாவது தெரியாத போஸான் என்று அழைக்கப் படுகிறது. கண்டுபிடிக்கப்பட்ட இந்த ஐந்தாம் விசை நமது பிரபஞ்ச அறிவில் என்ன மாறுதல் செய்யப் போகிறது என்பது இனிமேல் தான் தெரியும்.

++++++++++++

அது விட்டு விலகுவ தில்லை இன்னும் !

அதை உணர்கிறேன், ஆனால் புரிவதில்லை !

கையிக்குள்ளே வைக்க முடிய வில்லை !

மறந்து போகவும் இயல வில்லை !

அது முழுவதும் அகப் பட்டால்

அளக்க முடிய வில்லை என்னால் !

ரிச்சர்டி வாக்னர், ஜெர்மன் இசைக்கலைகஞர் [Richard Wagner (1813-1883)]

Particles Zoo

மாபெரும் சக்தி வாய்ந்த மிக நுண்ணிய துகள்கள்தான் பிரபஞ்சத்தின் பெரும்பான்மைச் சக்தி நிகழ்ச்சிகள் பற்றிய வினாக்களுக்கு விடை அளிக்கின்றன.

ஸ்காட் வேக்லி, (Scott Wakely) துணைப் பேராசியர், சிகாகோ பல்கலைக் கழகம். (2006)

இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்திலே புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும்தான் முதலாகக் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட அடிப்படைப் பரமாணுக்கள் (Subatomic Particles). அவை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சமயத்தில் அவைதான் அணுவின் பிளக்க முடியாத மூலப் பரமாணுக்களாய்க் கருதப்பட்டன. 1960 ஆண்டுகளில் அவற்றுக்கும் நுட்பமான துகள்களால் அவை உருவாகியுள்ளன என்று அறியப் பட்டது. புதிய முறைச் சோதனைகள் மூலம் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களின் உறுதியற்ற உள்ளமைப்பை இப்போது அழுத்தமாய்ச் சொல்ல முடிகிறது.

கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

ஒளித்துகள் ஒட்டுத்துகள் ஆவது

நுண்துகள் பௌதிகத்தின் நிலைபெறும் மாதிரி விதி (The Standard Model of Particle Physics) விஞ்ஞான வரலாற்றில் வெற்றியின் உச்சத்திலும், அதைக் கடந்த முன்னேற்ற துவக்க முனையிலும் கால அச்சின் மீது ஊஞ்சலாடிக் கொண்டிருக்கிறது !

கார்டன் கேன், (Goron Kane) பௌதிகப் பேராசிரியர், மிச்சிகன் பல்கலைக் கழகம்.

உன்னத இழை நியதி பிரபஞ்சத்தின் இயக்க நெறியைக் கூறுகிறது

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனின் “பொது ஒப்பியல் நியதி” (General Theory of Relativity) விளக்கும் அண்டங்களின் ஈர்ப்புவிசை தோற்ற அமைப்பு பிரபஞ்சத்தின் கால வெளி உண்டாக்கும் வளைவே (Space-Time Curvature) ஈர்ர்ப்பு விசையுடன் தொடர்பு கொள்வதாய்க் கூறுகிறது.

நுண்ணிய அணு வடிவைக் கட்டுப்படுத்தும் பிரபஞ்சத் “துகள் யந்திர விதியில்” (Quantum Mechanics) ஆட்சி செய்பவை அலைகளா அல்லது துகள்களா என்னும் உறுதியின்மை வெளிப்படையானது.

விஞ்ஞானி போஹ்ரின் அணுத் தோற்றம்

“குளுவான்” அல்லது ஒட்டுவான் (Gluon) என்பது அணுவுக்குள்ளே பரமாணுக்களை (Subatomic Particles) ஒன்றாகக் கட்டிப் பிணைத்திருக்கும் ஒருவித வலுவான அணுக்கரு விசை (Nuclear Force) என்று அறியப்படுகிறது.

மிக்க மூலாதாரமான இயற்கை நுண்துள்களின் (Electrons & Quarks) இயக்கப்பாடுகளுக்கு 1960 -1970 ஆண்டுகளில் ஒரு “நிலைபெறும் இயக்க மாதிரி நியதியை” (Theory of Interactions – Standard Model) விஞ்ஞானிகள் விரிவாக்கினார்கள். ஆனால் அந்த மாதிரி நியதி ஈர்ப்பாற்றலைப் பற்றி இன்னும் விளக்க முடியாத நிலையில் உள்ளது.

பிரபஞ்சம் மற்றும் நுண்ணணு இயக்கங்களை ஒருங்கே விளக்கும் ஓர் “ஐக்கிய நியதி” (A Unified Theory of the Universe) துகள் வடிவில்லாத ஒற்றைப் பரிமாண நூல் கொண்ட “இழை நியதி” (One Dimensional Filament – The String Theory). இந்த நூதன இழை நியதி முரண்பாடான பொது ஒப்பியல் நியதியையும், நுண்துகள் யந்திர விதியையும் இணைக்கிறது.

ஒளிமந்தை நோக்கித் துகளின் பயணம்

பிரபஞ்ச ஐக்கிய நியதிக்கு வழியிடும் உன்னத இழை நியதி

உன்னத இழை நியதி (Superstring Theory) பெருவெடிப்புக்கு முந்தய சில அடிப்படை விளைவுகளையும் விளக்க உதவுகின்றது ! ஒற்றை நியதியில் இழை நியதி பராமாணுக்கள், அடிப்படை இயற்கை உந்துவிசைகள் (Particles & Fundamental Forces of Nature) யாவும் உன்னத சீரான நுண்ணிழைகளின் அதிர்வுகள் (Vibrations of Tiny Supersymmetric Strings) என்று தெளிவாகக் கூறுகிறது. பரமாணுக்களின் அணுக்கூண்டில் இயங்கும் “நுண்துகள் ஈர்ப்பாற்றல்” (Quantum Gravity) தன்மைகளை விளக்கும் மகிமை கொண்டது இந்த உன்னத இழை நியதி ! இது ஏறக்குறைய உயிரியல் பிறவி மூலமான “டியென்னே” (DNA) போன்றது பிரமஞ்சத்தின் ஒற்றை உன்னத இழை நியதி என்று வைத்துக் கொள்ளலாம் !

மூலாதாரத் துகள்கள்

புரட்சிகரமான இந்த இணைப் பிரபஞ்சக் கோட்பாடு எப்போது உதயமானது என்னும் கேள்வி எழுகிறது இப்போது ! உன்னத இழை நியதி, பெருவெளி, கருமைப் பிண்டம் (Superstring Theory, Hyperspace & Dark Matter) ஆகிய புதிய கோட்பாடுகள் எழுதப்பட்டதும் பௌதிக விஞ்ஞானிகள் பிரமஞ்சத்தின் விஞ்ஞானத்தை விளக்க நாமறிந்த நான்கு காலவெளிப் பரிமாணங்கள் மட்டும் போதா வென்றும், அவை யாவும் மெய்யாகப் பதினொன்று எண்ணிக்கைகள் என்றும் உணர்ந்தார்கள் ! அவ்வித முடிவுக்கு விஞ்ஞானிகள் வந்ததும், அடுத்தோர் முடிவும் உதயமானது ! அதாவது நாமறிந்த பிரபஞ்சமானது எண்ணிற்ற “சவ்வியல் குமிழிகளில்” (Membraneous Bubbles) ஒன்றானது ! சவ்வுக் குமிழிகள் பதினொன்றாம் பரிமாணத்தில் கொந்தளிக்கும் போது அலைகள் எழுகின்றன !

குவார்க்குகள் & டியூட்ரான்கள்

பிரபஞ்சத்தின் புதிய அடிப்படைத் துகள்களும் அவற்றின் பிணைப்புகளும்

விண்வெளியில் மினுமினுக்கும் எண்ணிலா விண்மீன்கள் முதலாக நமது மூலாதார டியென்னே (DNA) அணுக்கள் வரை அனைத்துப் பிண்டங்களும் (Matter) அடிப்படைத் துகள்களைக் (Fundamental Particles) கொண்டவை. மூலாதாரமான அந்த நுண்துகள்களை மேலும் பிளக்க முடியாது. 1960 ஆம் ஆண்டுக்கு முன்பு விஞ்ஞான மேதைகள் ரூதர்·போர்டு (1871-1937), நீல்ஸ் போஹ்ர் (1885-1962) ஆகியோர் முன்னோடிகளாய் விளக்கிய அணு அமைப்பில் உட்கருவில் புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும் உள்ளன வென்றும், அவற்றை எலெக்டிரான்கள் சுற்றி வருகின்றன வென்றும் கூறினார்கள். அதாவது

எலெக்டிரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவை அணுவின் பிளக்க முடியாத அடிப்படைத் துகள்கள் என்று கருதினார்கள்.

அணுவிலிருந்து குவார்க் அறிவு

1960 ஆண்டுக்குப் பிறகு அடிப்படைத் துகள்கள் பற்றிய அந்த அணுவியல் அமைப்புச் சித்தாந்தம், பின்னால் வந்த விஞ்ஞானிகளால் திருத்தப் பட்டது. பிரபஞ்சத்தின் புதிய அடிப்படைத் துகள்களில் ஒன்றான குவார்க்கு (Quarks) என்பது அறியப்பட்டது. ஆறு வகையான குவார்க்குகள் இருப்பது தெரிய வந்தது. அதாவது குவார்க்குகள் << மேல், கீழ், நளினம், புதினம், உச்சம், நீச்சம் >> (Up, Down, Charm, Strange, Top, Bottom) என்று நினைவில் நிற்கும் எளிய பெயர்களில் குறிப்பிடப் பட்டன. மென்மையான குவார்க்குகள் மேல், கீழ் எனப்படுபவை. அவைதான் பொதுவாக அணுவின் உட்கருவில் இருப்பவை.

ஒட்டுவான் & புரோட்டான்

பிரபஞ்சத்தில் குவார்க்குகள் வலுமிக்க விசையால் (Strongest Force) ஒன்றை ஒன்று இறுக்கமாகப் பிணைத்துக் கொண்டுள்ளவை. அதாவது குவார்க்குகள் தனியாக இருக்க மாட்டா ! ஒரு குவார்க் மற்ற குவார்க்கு களுடன் வலுவுள்ள விசையுடன் எப்போதும் இணைந்தே இருப்பது. அந்த வலுவான விசை குளுவான் அல்லது ஒட்டுவான் (Gluon) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அப்படிப் பட்ட அடைப்படைத் துகள்களால் கட்டப் பட்டவையே இந்த பிரபஞ்சமும் அதன் கோடான கோடிப் பிண்டப் பொருட்களும். அத்தகைய மூலாதாரக் குவார்க்கையும் அவற்றைப் பிணைத்துள்ள அசுர வலுவான விசையையும் அறிவதே விஞ்ஞானிகளின் பிரதமக் குறிக்கோள்.

அகிலக் கதிர் ஒளிப்பற்றை

குவார்க்குகள் விஞ்ஞானக் கருவிகளால் அளக்க முடியாதபடி மிக மிக நுண்ணியவை. குவார்க்குகளைப் பிரிக்க முடியாது. ஒரு புரோட்டானைப் பிளக்க முயன்றால், குவார்க்குகள் பத்து டன் விசை வலுவுடன் ஒட்டிக் கொள்கின்றன. அவை மிக நுட்பமாக இருப்பதால் புரோட்டானுள் பில்லியனில் ஓர் இடத்தைப் பிடித்துக் கொள்கிறது. பளுவிலும் மிகச் சிறிய விகிதமாக உள்ளது. புரோட்டானில் குவார்க்குகள் அடைத்துக் கொண்ட சிற்றிடம் போகக் காலியாகக் கிடக்கும் இடத்தில் இருப்பதென்ன ? அந்தக் காலி மனையில்தான் குளுவான் எனப்படும் பிசின் குவார்க்குகளைப் பிணைக்கும் ஒட்டு விசையாக நிரப்பிக் கொண்டுள்ளது ! அத்தகைய குவார்க், குளுவான் பிசினே பிரபஞ்சத்தின் 98% பளுவாகப் பரவியுள்ளது ! இயற்கையானது கோடான கோடி முறைகளில் பளுவில்லா குவார்க்குகளையும், வலுவான குளுவான்களையும் பிணைத்து பிரபஞ்சத்தைப் படைத்துள்ளது !