Monday, March 30, 2009

ഫെര്‍മിലാബില്‍ നിന്നൊരു വിചിത്രകണം

ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം പുനര്‍നിര്‍വചിക്കേണ്ടി വരുമോ?

ദ്രവ്യനിര്‍മിതിയെക്കുറിച്ച്‌ നിലവിലുള്ള ധാരണകള്‍ക്കൊന്നും യോജിക്കാത്ത ഒരു വിചിത്രകണം അമേരിക്കയില്‍ ഫെര്‍മിലാബില്‍ നടന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു. 'Y(4140)' എന്ന്‌ പേരിട്ടിട്ടുള്ള ആ കണത്തിന്റെ ആവിര്‍ഭാവം, കണികാശാസ്‌ത്രത്തിന്‌ പുതിയ വെല്ലുവിളിയാണ്‌. പ്രപഞ്ചസാരത്തെ സംബന്ധിച്ച സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ്‌ മോഡലില്‍ ഒതുങ്ങാത്തതാണ്‌ ഈ കണമെന്നത്‌ കാര്യങ്ങളെ കൂടുതല്‍ ഗൗരവമുള്ളതാക്കുന്നു. ദ്രവ്യത്തിന്റെ മൗലികഘടന പുനര്‍നിര്‍വചിക്കേണ്ടി വരുമോ എന്നുപോലും ഗവേഷകര്‍ സംശയിക്കുന്നു.

ആറ്റത്തിനുള്ളില്‍ പ്രോട്ടോണുകള്‍, ന്യൂട്രോണുകള്‍ തുടങ്ങിയ ഭാരമേറിയ കണികകള്‍ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ (quarks) എന്നറിയപ്പെടുന്ന മൗലികകണങ്ങളാലാണ്‌. ഭാഗികവൈദ്യുതചാര്‍ജുള്ള ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ആറ്‌ 'ഫ്‌ളേവറുകളി'ലുണ്ട്‌. ഇവയുടെ വ്യത്യസ്‌ത ചേരുവകളാണ്‌ ദ്രവ്യത്തില്‍ മുഖ്യഭാഗത്തിന്‌ അടിസ്ഥാനം. ഉദാഹരണത്തിന്‌, ഒരു ക്വാര്‍ക്കും ഒരു ആന്റിക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്ന ജോഡീകരണം വഴി 'മീസോണുകള്‍'(mesons) രൂപപ്പെടുന്നു. മൂന്ന്‌ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന രൂപങ്ങളാണ്‌ ബാരിയോണുകള്‍. പ്രോട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രോണ്‍ തുടങ്ങിയവ ബാരിയോണുകളാണ്‌. ബലങ്ങള്‍ക്ക്‌ നിദാനമായ ബോസോണുകള്‍ മീസോണുകളും.

എന്നാല്‍, ദ്രവ്യനിര്‍മിതിയുടെ അറിയപ്പെടുന്ന ഇത്തരം നിയമങ്ങളൊന്നും പുതിയ കണികയുടെ കാര്യത്തില്‍ ശരിയാകുന്നില്ലെന്ന്‌, അതിനെ തിരിച്ചറിഞ്ഞ ഗവേഷകര്‍ പറയുന്നു. ഇല്ലിനോയ്‌സില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന 'ഫെര്‍മി നാഷണല്‍ ആക്‌സലറേറ്റര്‍ ലബോറട്ടറി' (ഫെര്‍മിലാബ്‌) യിലെ 'ടെവട്രോണ്‍' (Tevatron) കണികാത്വരകത്തില്‍ നടന്ന പ്രോട്ടോണ്‍-ആന്റിപ്രോട്ടോണ്‍ കൂട്ടിയിടിയിലാണ്‌, പുതിയ കണിക പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടത്‌. കോടാനുകോടി കൂട്ടിയിടികള്‍ സൃഷ്ടിച്ച സങ്കീര്‍ണ വിവരങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍നിന്ന്‌ ഗവേഷകര്‍ പുതിയ കണത്തിന്റെ ആവിര്‍ഭാവം തിരിച്ചറിയുകയായിരുന്നു. ഫ്‌ളോറിഡ സര്‍വകലാശാലയിലെ ഗവേഷകനായ ജേക്കബോ കോനിഗ്‌സ്‌ബര്‍ഗും കൂട്ടരുമാണ്‌ ഈ കണ്ടെത്തലിന്‌ പിന്നില്‍.

കണികത്വരകങ്ങളില്‍ പ്രകാശവേഗത്തിനടുത്ത്‌ സഞ്ചരിക്കുന്ന കണങ്ങളെ നേര്‍ക്കുനേര്‍ കൂട്ടിയിപ്പിച്ച്‌ ചിതറിച്ച്‌ അതില്‍നിന്ന്‌ പുറത്തുവരുന്നവ എന്തെന്ന്‌ പഠിക്കുകയാണ്‌, ദ്രവ്യത്തിന്റെ മൗലികഘടന മനസിലാക്കാന്‍ ഗവേഷകര്‍ ചെയ്യുന്നത്‌. ഉയര്‍ന്ന ഊര്‍ജനിലയില്‍ നടക്കുന്ന അത്തരം കൂട്ടിയിടിയില്‍ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കിടയിലെ അതിശക്തമായ ഗ്ലുവോണ്‍ ബന്ധനം ഉലയുകയും, ഉന്നത ഊര്‍ജത്തില്‍നിന്ന്‌ പുതിയ ക്വാര്‍ക്കുകളോ മറ്റ്‌ കണങ്ങളോ രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യും. ക്ഷണികമായ നിലനില്‍പ്പേ പക്ഷേ അവയ്‌ക്ക്‌ ഉണ്ടാകൂ. കണികാത്വരകങ്ങള്‍ അത്തരം സംഭവങ്ങള്‍ സൂക്ഷ്‌മമായി രേഖപ്പെടുത്തുകയും, ഗവേഷകര്‍ ആ വിവരങ്ങള്‍ ചികഞ്ഞ്‌ പുതിയ കണങ്ങളെ തിരിച്ചറിയുകയും ചെയ്യും.

`പ്രോട്ടോണുകളെയും ആന്റിപ്രോട്ടോണുകളെയും സ്‌പേസിലെ വളരെ വളരെ ചെറിയൊരു സ്ഥലത്ത്‌ കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുമ്പോള്‍, കൂട്ടിയിടി നടക്കുന്ന സൂക്ഷ്‌മസ്ഥലത്ത്‌ ഏറെ ഊര്‍ജം സ്വതന്ത്രമാക്കപ്പെടും. സൂക്ഷ്‌മമായ തലത്തില്‍ അത്‌ പ്രപഞ്ചം പിറന്ന വേളയിലേതിന്‌ തുല്ല്യമായിരിക്കും`-കോനിഗ്‌സ്‌ബര്‍ഗ്‌ പറയുന്നു. `ആ അവസ്ഥയില്‍ എന്തൊക്കെ സാധിക്കുമോ അതൊക്കെ പ്രകൃതി സൃഷ്ടിക്കും`-അദ്ദേഹം പറഞ്ഞു. ക്വാര്‍ക്കുകളെപ്പറ്റി അറിയാവുന്ന നിയമങ്ങളുടെ പരിധിയിലൊന്നും പുതിയ കണം ഒതുങ്ങുന്നില്ല. `ആ കണം നമ്മളോട്‌ എന്തോ പറയാന്‍ ശ്രമിക്കുകയാണ്‌`-അദ്ദേഹം അഭിപ്രായപ്പെടുന്നു. പുതിയ കണ്ടെത്തലിനെക്കുറിച്ചുള്ള റിപ്പോര്‍ട്ട്‌ 'ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യു ലെറ്റേഴ്‌സി'ന്‌ ഗവേഷകര്‍ സമര്‍പ്പിച്ചിരിക്കുകയാണ്‌.

ഫെര്‍മിലാബില്‍ സി.ഡി.എഫ്‌. പരീക്ഷണത്തിന്റെ ഭാഗമായി നടന്ന കോടാനുകോടി കണികാകൂട്ടിയിടികളില്‍ ഏതാണ്ട്‌ 20 തവണ Y(4140) പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടതായി, ഗവേഷണത്തില്‍ പങ്കുചേര്‍ന്ന റോബ്‌ റോസര്‍ അറിയിക്കുന്നു. മീസോണുകളുടെയോ ബാരിയോണുകളുടെയോ കൂടെ ഉള്‍പ്പെടുത്താന്‍ കഴിയാത്ത ഈ കണത്തിന്റെ പിന്ധം 4140 മെഗാ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട്‌ ആണ്‌. അതിന്റെ ഉള്ളടക്കം എന്തെന്ന്‌ വ്യക്തമായിട്ടില്ല. എന്നാല്‍, അതിന്‌ അപചയം സംഭവിക്കുമ്പോള്‍ J/psi, phi എന്നീ രണ്ട്‌ കണങ്ങള്‍ പുറത്തുവരുന്നതായി വ്യക്തമായിട്ടുണ്ട്‌. അതുപ്രകാരം Y(4140) എന്ന കണത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കം 'ചാം ക്വാര്‍ക്ക്‌' (charm quark), 'ആന്‍ഡിചാം ക്വാര്‍ക്ക്‌' (anticharm quark) എന്നിവ ആയിരിക്കാമെന്ന്‌ ഗവേഷകര്‍ കരുതുന്നു. ഒരുപക്ഷേ, നാല്‌ ക്വാര്‍ക്കുകളും ഗ്ലുവോണുമൊക്കെയുള്ള വിചിത്ര ചേരുവയാകാനുള്ള സാധ്യതയും തള്ളിക്കളഞ്ഞുകൂടാ!

ഏതാനും വര്‍ഷത്തിനിടെ ഫെര്‍മിലാബില്‍ നടന്ന കണികാകൂട്ടിയിടികളില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ട വിചിത്രകണങ്ങളുടെ പട്ടികയില്‍ ഏറ്റവും ഒടുവിലത്തേതാണ്‌ Y(4140). നിലവിലുള്ള മീസോണ്‍, ബാരിയോണ്‍ പരിധിക്ക്‌ പുറത്തുള്ള വിചിത്രകണങ്ങളെ അപകോഡീകരണം നടത്താനുള്ള ശ്രമം ഗവേഷകലോകം തുടരുകയാണ്‌. `ഒരുപക്ഷേ, ഓരോ തുണ്ടുകളായി നമ്മുടെ കൈയില്‍ വിവരങ്ങള്‍ കിട്ടുകയായിരിക്കാം`-ഫെര്‍മിലാബിലെ സി.ഡി.എഫ്‌. വക്താവ്‌ റോബ്‌ റോസര്‍ വിശ്വസിക്കുന്നു. `അത്തരം തുണ്ടുകള്‍ ആവശ്യത്തിനാകുമ്പോള്‍ നമുക്കവയെ കൂട്ടി യോജിപ്പിച്ച്‌, ഈ പ്രഹേളികയ്‌ക്ക്‌ പരിഹാരമുണ്ടാക്കാന്‍ സാധിച്ചേക്കും`.
(അവലംബം: ഫെര്‍മിലാബിന്റെ വാര്‍ത്താക്കുറിപ്പ്‌).

4 comments:

JA said...

ദ്രവ്യനിര്‍മിതിയെക്കുറിച്ച്‌ നിലവിലുള്ള ധാരണകള്‍ക്കൊന്നും യോജിക്കാത്ത ഒരു വിചിത്രകണം അമേരിക്കയില്‍ ഫെര്‍മിലാബില്‍ നടന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തില്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെട്ടു. 'Y(4140)' എന്ന്‌ പേരിട്ടിട്ടുള്ള ആ കണത്തിന്റെ ആവിര്‍ഭാവം, കണികാശാസ്‌ത്രത്തിന്‌ പുതിയ വെല്ലുവിളിയാണ്‌. പ്രപഞ്ചസാരത്തെ സംബന്ധിച്ച സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ്‌ മോഡലില്‍ ഒതുങ്ങാത്തതാണ്‌ ഈ കണമെന്നത്‌ കാര്യങ്ങളെ കൂടുതല്‍ ഗൗരവമുള്ളതാക്കുന്നു. ദ്രവ്യത്തിന്റെ മൗലികഘടന പുനര്‍നിര്‍വചിക്കേണ്ടി വരുമോ എന്നുപോലും ഗവേഷകര്‍ സംശയിക്കുന്നു.

ശ്രീഹരി::Sreehari said...

ഗ്രേറ്റ്.. കാര്യങ്ങള്‍ അറിയാന്‍ ആകാംക്ഷയോടെ കാത്തിരിക്കുന്നു

ആര്യന്‍ said...

thank you for this informative post

lakshmy said...

informative. thank you