திங்கள், 2 ஆகஸ்ட், 2021

கருந்துளையும், பேரண்டமும்.

 

விண்வெளியில் உள்ள கருந்துளை ஒன்றைச் சுற்றி, அதீத ஒளியுடைய எக்ஸ்-ரே வெளிச்சம் வருவதை அமெரிக்க மற்றும் ஐரோப்பிய அறிவியலாளர்கள் தொலைநோக்கிகளின் உதவியுடன் கண்டறிந்துள்ளனர்.

 

கருந்துளை ஒன்றில் இருந்து ஒளி வருவது கண்டறியப்படுவது இதுவே முதல் முறை.

ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமையின் எக்ஸ்.எம்.எம்-நியூட்டன் ( XMM-Newton) மற்றும் அமெரிக்க விண்வெளி ஆய்வு நிறுவனமான நாசாவின் நுஸ்டார் (NuSTAR - Nuclear Spectroscopic Telescope Array) ஆகியவற்றின் மூலம் அமெரிக்காவின் ஸ்டான்ஃபோர்டு பல்கலைக்கழகத்தைச் சேர்ந்த டேன் வில்கின்ஸ் தலைமையிலான பன்னாட்டு அறிவியலாளர்கள் குழு கண்டறிந்துள்ளது.

கருந்துளைக்கு பின்னால் இருந்து வரும் மர்மமான 'ஒளி மகுடம்' (corona) குறித்து அறிந்து கொள்ளும் நோக்கில் செய்யப்பட்ட ஆய்வின்போது இந்த அறிவியல் அதிசயம் தெரியவந்துள்ளது.

கருந்துளை என்றால் என்ன?

கருந்துளை என்பது விண்ணில் இருக்கும் பல விண்வெளி பொருட்களில் ஒன்றாகும். இவை என்றும் தமிழில் அழைக்கப்பவருகின்றனர்.

இவை அளவுக்கும் அதிகமான ஈர்ப்பு விசையை கொண்டுள்ளதுடன் கற்பனை கூட செய்து பார்க்க முடியாத அளவுக்கு வரம்பற்ற (முடிவிலி) அடர்த்தியைக் கொண்டுள்ளன.

கருந்துளைகளின் திணிவும் (mass) அளவிட முடியாத வகையில் அதிகமானது.

ஈவன்ட் ஹரிசான் டெலெஸ்கோப் எனும் கருந்துளை தொகுப்பு மூலம் எடுக்கப்பட்ட கருந்துளை ஒன்றின் முதல் படம்.

பட மூலாதாரம்,EHT

படக்குறிப்பு,

ஈவன்ட் ஹரிசான் டெலெஸ்கோப் எனும் கருந்துளை தொகுப்பு மூலம் எடுக்கப்பட்ட கருந்துளை ஒன்றின் முதல் படம்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியத்துவம் வாய்ந்தது?

கருந்துளைகளின் அதிகமான ஈர்ப்பு விசை காரணமாக இந்தப் பேரண்டத்தில் மிகவும் வேகமாக பயணிக்க கூடிய ஒளி கூட கருந்துளையின் நிகழ்வு எல்லையைக் கடந்து செல்ல முடியாது.

அதனால் கருந்துளைக்கு அப்பால் இருந்து ஒளி வருவதைக் காண முடிவது மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்த கண்டுபிடிப்பாகக் கருதப்படுகிறது.

இதனால் கருந்துளைக்கு அப்பால் உள்ள பகுதியில் என்ன உள்ளது என்பதை விண்வெளி ஆய்வாளர்கள் ஆய்ந்தறிய வழி பிறந்துள்ளது.

இந்தக் கண்டுபிடிப்பு எப்படி அறிவியல்பூர்வமாக சாத்தியமானது?

குறிப்பிட்ட கருந்துளையின் அதீதமான ஈர்ப்பு விசை காரணமாக இதைச் சுற்றியுள்ள வெளி (space) வளைக்கப்பட்டுள்ளது.

இதன் காரணமாக இந்த கருத்துக்கு அப்பாலுள்ள எதிரொளியும் (light echoes) வளைக்கப்பட்டுள்ளது. இதனால் எக்ஸ்.எம்.எம்-நியூட்டன் மற்றும் நுஸ்டார் ஆகிய தொலைநோக்கிகள் நிலையிலிருந்து இதைக் காண முடிந்தது என்று ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமை தெரிவிக்கிறது.

இந்தக் குறிப்பிட்ட கருந்துளை எங்கு உள்ளது?

நமது பால்வெளி பேரடைக்கு (Milkyway galaxy) அருகிலுள்ள I Zwicky 1 எனும் பேரவையின் மையத்தில் இந்தக் கருந்துளை அமைந்துள்ளது.

கருத்துளைக்கு பின் இருந்து ஒளி வருவதைக் காட்டும் ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமையின் விளக்கப்படம்.

பட மூலாதாரம்,EUROPEAN SPACE AGENCY

படக்குறிப்பு,

கருத்துளைக்கு பின் இருந்து ஒளி வருவதைக் காட்டும் ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமையின் விளக்கப்படம்.

நமது சூரியனின் நிறையைப் போல சுமார் ஒரு கோடி மடங்கு நிறையை உடையது.

இந்தப் பேரடை பூமியிலிருந்து சுமார் 180 கோடி ஒளி ஆண்டுகள் தூரத்தில் அமைந்துள்ளது என்று ஐரோப்பிய விண்வெளி முகமை தெரிவிக்கிறது.

ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் முன்பே சொன்னார்.

அறிவியலாளர் ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன், ஈர்ப்பு விசை கருந்துளைகளைச் சுற்றியுள்ள ஒளியை எவ்வாறு வளைக்கும் என்பதைக் கணித்து தமது பொதுச் சார்புக் கோட்பாட்டில் (Theory of General Relativity) விளக்கியிருந்தார்.

இந்த கண்டுபிடிப்பு ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனின் கணிப்பை மீண்டும் ஒருமுறை மெய்யாக்கும் வகையில் அமைந்துள்ளது.

இந்தக் கண்டுபிடிப் பை 'நேச்சர்' அறிவியல் இதழ் வெளியிட்டுள்ளது. 

இந்தக் குறிப்பிட்ட 'ஒளி மகுடம்' எப்படி ஒளி மிகுந்த எக்ஸ்-கதிர்களை வெளியிடுகிறது எனும் புரியாத புதிரை அவிழ்ப்பதற்காக அறிவியலாளர்கள் தொடர்ந்து ஆய்வு செய்து வருகின்றனர்.

---------------------------------------------------------------------------------



டெட்ரா குவார்க்'

புகழ் பெற்ற செர்ன் (CERN) எனப்படும் ஐரோப்பிய அணுக்கரு ஆய்வு நிறுவனம் அணுவுக்குள் இருந்து 'டெட்ரா குவார்க்' என்னும் புது வகைத் துகள் ஒன்றைக் கண்டுபிடித்துள்ளது.

இந்தப் பேரண்டம் ஏன் இருக்கிறது என்ற இயற்பியலின் அதிமுக்கியமான கேள்விக்கு விடை காணும் முயற்சியில் உத்வேகத்தோடு உழைக்கும் ஆர்வத்தை புதிய துகளின் கண்டுபிடிப்பு விஞ்ஞானிகளுக்குத் தந்துள்ளது.

இந்த டெட்ரா குவார்க் என்றால் என்ன, இதன் கண்டுபிடிப்பு ஏன் முக்கியத்துவம் பெறுகிறது என்று பார்ப்பதற்கு இரண்டு விஷயங்களைப் பார்ப்போம்.

அதில் முதல் காரணத்தைப் புரிந்துகொள்வதற்கு நாம் வாழும் இந்தப் பேரண்டம் எதனால் ஆனது என்ற கேள்வி பயணித்து வந்தப் பாதை மிகவும் முக்கியம்.

இந்த உலகம், இந்தப் பேரண்டம், எதனால் ஆனது என்ற கேள்வி பல்லாயிரம் ஆண்டுகளாக மனித இனத்தைத் துளைத்துக்கொண்டுள்ள கேள்வி.

அணுக் கருத் துகள் ஆராய்ச்சி. research in sub atomic particles and quark.

பட மூலாதாரம

படக்குறிப்பு,

அணுத் துகள்களில் செய்யப்படும் ஆராய்ச்சி என்பது அந்த துகள்கள் விட்டுச் சென்ற தடயங்களை ஆராய்வதாக இருக்கிறது.

நிலம், நீர், காற்று, ஆகாயம், நெருப்பு ஆகிய ஐந்து பூதங்களால் ஆனது இந்த உலகம் என்பது பழங்காலத்தில் ஏற்பட்ட புரிதல். இந்த ஐந்தும்தான் அடிப்படைப் பொருள்கள், என்று மக்கள், நம்பினார்கள். இந்த ஐந்து பூதங்களை விவரிக்கும் புறநானூற்றுப் பாடல்கூட ஒன்று உண்டு.

செர்ன் - புதிய துகள் - பேரண்டம் - குவார்க் - அணு ஆராய்ச்சி

பட மூலாதாரம்

பிறகு, இந்த அடிப்படைப் பொருள்கள் ஐந்து அல்ல. நிறைய இருக்கின்றன என்பது புரிந்துகொள்ளப்பட்டது. ஹைட்ரஜன் முதலான தனிமங்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டன. இவ்விதம் இப்போது 118 வகைத் தனிமங்கள் உள்ளன.

ஆனால், இந்த தனிமங்களும் அடிப்படைப் பொருள்கள் இல்லை என்ற புரிதல் வந்தது. கிறிஸ்து பிறப்பதற்கு முன்பு வாழ்ந்த கிரேக்க தத்துவ ஞானி டெமாக்ரிடஸ் இந்த உலகம் கண்ணால் காண முடியாத, பகுக்க முடியாத அணுக்களால் ஆனது என்றார். ஆனால், அவரது கருத்து எல்லோராலும் ஏற்கப்படவில்லை. பிறகு வந்த விஞ்ஞானிகள் அணுவை ஏற்றாலும் 19-ம் நூற்றாண்டின் பிற்பகுதி வரை அணுவைப் பிளக்க முடியும் என்று யாரும் நம்பவில்லை.

பிறகு அணுவைப் பிளக்க முடியும் என்றும், அணு அதைவிட நுண்ணிய எலக்ட்ரான், நியூட்ரான், புரோட்டான், போட்டான் போன்ற துகள்களால் ஆனது என்றும் நிரூபிக்கப்பட்டது.

ஹெட்ரான் என்னும் பெரிய துகள்களை மேலும் பிரித்தால்...

ஆனால், பயணம் அத்தோடு முடியவில்லை. அணுவுக்குள் இருக்கும் துகள்களிலும், அடிப்படைத் துகள்கள், கூட்டுத் துகள்கள் என்று இருவகை இருப்பது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

மிக மிகச் சிறியதான எதிர் மின் சுமையுடைய எலக்ட்ரான் போன்றவை பகுக்கமுடியாத துகள்களாக - ஆங்கிலத்தில் எலிமென்டரி பார்ட்டிகிள் - இருக்கின்றன. ஆனால், நியூட்ரான், புரோட்டான் போன்ற பெரிய துகள்கள் தம்மினும் நுண்ணிய வேறு பொருள்களால் ஆனவை என்று பிறகு கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. ஆக, அணுவுக்குள் இருக்கிற துகள்களும் அடிப்படைப் பொருள்கள் அல்ல. அவற்றிலும் வேறொன்றால் செய்யப்பட்டவை உண்டு என்று ஆனது. அணுவுக்குள் இருக்கும் துகள்களில் நியூட்ரான், புரோட்டான் போன்ற பெரிய துகள்கள் 'ஹெட்ரான்கள்' என வகைப்படுத்தப்பட்டன. இந்த ஹெட்ரான் துகள்களைப் பிரித்தால் அவை குவார்க் எனப்படும் அதனினும் நுண்ணிய துகள்களால் ஆனவை என்று தெரியவந்தது.

குவார்க்கில் ஆண் பெண் -  கற்பனை

அதாவது நாம் கண்ணால் காணும் பொருள்களைப் பகுத்தால் தனிம மூலக்கூறுகள் வரும், அவற்றைப் பகுத்தால் அணுக்கள். அணுக்களைப் பகுத்தால், எலக்ட்ரான், நியூட்ரான், புரோட்டான் போன்ற துகள்கள், அவற்றில் பெரிய துகள்களான ஹெட்ரான் வகைத் துகள்களைப் பகுத்தால், குவார்க்குகள். இதுதான் புரிதல்.

இந்த குவார்க்குகளில் அப் - டவுன், சார்ம்-ஸ்ட்ரேஞ்ச், டாப்-பாட்டம் ஆகிய மூன்று ஜோடிகளாக, ஆறு வகை உண்டு. தவிர, இந்த ஆறிலும் குவார்க் - எதிர் குவார்க் என்ற முரண்பட்ட மின்சுமை உடைய வகையும் உண்டு. அதாவது ஆறு இனத்திலும் ஆண்-பெண் இருப்பது மாதிரி.

இது வரையில், இரண்டு குவார்க்குகள் சேர்ந்து உருவான மெசான் வகை ஹெட்ரான்களும், மூன்று குவார்க்குகள் சேர்ந்து உருவான பேர்யான் வகை ஹெட்ரான்களும் மட்டுமே பொதுவாக காணப்பட்டன. ஆனால், கணித கணக்கீடுகள் மூலம் நான்கு குவார்க், ஐந்து குவார்க் கொண்ட ஹெட்ரான் துகள்கள் இருக்க வாய்ப்புள்ளது என்று விஞ்ஞானிகள் கணித்தார்கள்.

அப்படி நான்கு, ஐந்து குவார்க் கொண்ட கற்பனையில் மட்டுமே கண்ட அரியவகை ஹெட்ரான்களை எக்ஸோடிக் ஹெட்ரான் என்று அழைத்தார்கள்.

கற்பனையாகவே இருந்து வந்த இந்த நான்கு, ஐந்து குவார்க் கொண்ட அரிய வகை ஹெட்ரான்களை கடந்த சில ஆண்டுகளில் சில முறை ஆய்வுக் கூடத்தில் கண்டுபிடித்தும் இருக்கிறார்கள்.

ஆனால், அப்படிக் கண்டுபிடித்தவற்றில் எவையும், இரண்டுக்கும் மேற்பட்ட ஒரே வகை குவார்க்குகளைக் கொண்டவையோ, நான்குமே வலுவானவையோ இல்லை.

நான்கும் பெரிய குவார்க் 

இந்நிலையில், செர்ன் நிறுவனத்தின் எல்.எச்.சி.பி. (LHCb) எனப்படும் ஆய்வுத் திட்டம் கடந்த மாதம் இரண்டு சார்ம் வகை குவார்க்குகளையும், இரண்டு சார்ம் வகை எதிர் குவார்க்குகளையும் கொண்ட ஒரு அரிய ஹெட்ரான் துகளை கண்டுபிடித்தது. இத்தகவலை செர்ன் தனது இணைய தளத்திலேயே அறிவித்துள்ளது. முன்னெப்போதும் நான்கும் ஒரே வகையை சேர்ந்த, வலுத்த வகை குவார்க்குகளைக் கொண்ட துகள் கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை என்றும் செர்ன் செய்தித் தொடர்பாளர் கியோவானி பசலேவா தெரிவித்தார்.

செர்ன் நிறுவனத்துக்கு நிலத்துக்கடியில் 27 கி.மீ. நீளமுள்ள வளைய வடிவ துகள் மோதல் ஆய்வுக் கருவி இருப்பது பிரபலம். கடவுள் துகள் எனப்படும் ஹிக்ஸ் போசானைக் கண்டறிவதற்கான ஆராய்ச்சி இங்குதான் நடக்கிறது. லார்ஜ் ஹெட்ரான் கொலைடர் எனப்படும் இந்த துகள் மோதல் கருவி 2009 முதல் 2013 வரையிலும், பிறகு 2015 முதல் 2018 வரையிலும செயல்பட்டபோது கிடைத்த தரவுகளை ஆராய்ந்தபோதுதான் இப்படிப் புதிய வகை டெட்ராகுவார்க் என்னும் துகள் இருப்பதற்கான தடயம் கண்டறியப்பட்டது என்று இந்த மாதம் முதல் தேதி அறிவித்தது செர்ன்.

குவார்க் துகள் வகைகளில், குவார்க் - எதிர் குவார்க் (ஆங்கிலத்தில் ஆன்டி குவார்க்) என்று முரண் வகை இருக்கிறது என்று மேலே பார்த்தோமில்லையா. அதைப் போல அணுத் துகள் அனைத்துக்கும் கூட எதிர் துகள்கள் உண்டு. அணுவிலும் எதிர் அணு உண்டு. அணுக்களால் ஆன பொருளிலும் எதிர்ப் பொருள்கள் இருக்கவேண்டும் என்று 20ம் நூற்றாண்டு பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் பால் டைராக் கணித்தார்.

ஓர் அணுவும், எதிரணுவும் சந்திக்க நேர்ந்தால் அவை ஒன்றை ஒன்று அழித்து இரண்டும் கதிர்வீச்சாக, ஆற்றலாக மாறிவிடும்.

ஏறத்தாழ 13.7 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நிகழ்ந்த பெருவெடிப்பால் இந்தப் பேரண்டம் விரிவடையத் தொடங்கியதில் இருந்து துல்லியமாக சமமான எண்ணிக்கையிலேயே அணுக்களும், எதிரணுக்களும் உற்பத்தியாகி வந்திருக்கவேண்டும். அப்படி இருக்கும்போது ஒவ்வொரு அணுவையும், எதிரணு ஒன்று அழித்திருக்குமானால், இந்த உலகத்தில் ஓர் அணுவோ, ஒரு பொருளோ இருந்திருக்கக் கூடாது.

ஆனால் பல லட்சம் கோடி விண்மீண்களும், உடுக்கூட்டங்களும், அண்டசராசரம் அத்தனையும் வெறும் பொருள்களால் ஆனவை மட்டுமே. எதிர்ப் பொருள் எங்குமே இல்லையே ஏன்?

அல்லது சம எண்ணிக்கையில் எதிர்ப் பொருள், எதிரணு இருந்து பொருளை, பொருளணுவை அழித்திருந்தால், இந்தப் பேரண்டத்தில் எந்தப் பொருளுமே, விண்மீண்களும், உடுக்கூட்டங்களும், சூரியனும், பூமியும் எதுவுமே இருந்திருக்கக் கூடாது. ஆனால், இவையெல்லாம் இருக்கிறன்றனவே ஏன்? இந்தக் கேள்விதான் இன்றைய உலக இயற்பியலின் அதிமுக்கியமான கேள்வி. விண்வெளி அறிவியல் முதல், துகள் அறிவியல் வரை எல்லாவற்றையும் குடையும் அதிமுக்கியப் பிரச்சனையாக இதுதான் இருக்கிறது.

பொருளும், எதிர்ப்பொருளும் மிகச் சரியாக, சமமான கணக்கில் உற்பத்தியாகி ஒன்றை ஒன்று அழித்துக்கொண்டிருந்தபோது, எங்கோ சமநிலை ஒரு நூல் அளவு தவறி, எதிர்ப்பொருளை விட, எதிரணுக்களைவிட ஒரு நூலளவு அணுக்களும், பொருள்களும் அதிகமாகிவிட்டன. அந்த நூலளவு பொருள்கள்தான் பல லட்சம் கோடி விண்மீன்களாக, பேரண்டத்தில் உள்ள அத்தனையுமாக உள்ளன என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். ஆனால், அந்த தவறு எங்கு நடந்தது, எப்படி நடந்தது என்பதற்குதான் விடையில்லை.

தற்போது நான்கு 'சார்ம்' வகை குவார்க்குகள் கொண்ட முக்கியமான இந்த டெட்ராகுவார்க் கண்டுபிடிப்பை நிகழ்த்திய LHCb திட்டத்தின் முழுப்பெயர் Large Hadron Collider beauty என்பதாகும். இந்த ஆய்வுத் திட்டம் அமைக்கப்பட்டதன் நோக்கமே பெருவெடிப்புக்குப் பிறகு, எதிர்ப்பொருள்களால் அழிக்கப்படாமல் பொருள்கள் தப்பிப் பிழைத்து நமது இந்தப் பேரண்டத்தை உருவாக்கியது எப்படி என்பதை ஆராய்வதுதான்.

------------------------------------------------------------------------