Monday, December 21, 2009

ശ്യാമദ്രവ്യം പിടിയിലായോ

ഒരാഴ്ചയിലേറെയായി ശാസ്ത്രലോകം ആകാംക്ഷയുടെ മുള്‍മുനയിലായിരുന്നു. അസാധാരണമായ ഒരു ക്രിസ്മസ് സമ്മാനം ലഭിച്ചേക്കുമെന്ന് പലരും പ്രതീക്ഷിച്ചു. അമേരിക്കയിലെ മിന്നസോട്ടയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ക്രയോജനിക് ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍ സെര്‍ച്ച് (CDMS) പദ്ധതിയിലെ ഗവേഷകര്‍ സുപ്രധാനമായ പ്രഖ്യാപനം നടത്താനൊരുങ്ങുന്നു എന്നായിരുന്നു അഭ്യൂഹം. ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ പ്രഹേളികയില്‍ ഒന്നായ ശ്യാമദ്രവ്യ (dark matter) ത്തിന് തെളിവ് ലഭിച്ചു എന്നതാകാം പ്രഖ്യാപനം എന്നും സംശയമുണര്‍ന്നു.

ഏതായാലും പ്രതീക്ഷിച്ചത്ര ഒന്നും സംഭവിച്ചില്ല. ഇതുവരെ എന്താണെന്ന് കണ്ടെത്താനോ തിരിച്ചറിയാനോ സാധിച്ചിട്ടില്ലാത്ത ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സൂചനയെന്ന് കരുതാവുന്ന രണ്ട് സംഭവങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്താന്‍ കഴിഞ്ഞു എന്നാണ് സി.ഡി.എം.എസ്. ഗവേഷകര്‍ കഴിഞ്ഞ ദിവസം വെളിപ്പെടുത്തിയത്. ഇത്തരമൊരു തെളിവ് ഗവേഷകലോകത്തിന് ലഭിക്കുന്നത് ആദ്യമായാണ്. കണ്ടെത്തിയത് ശ്യാമദ്രവ്യം തന്നെയോ എന്ന കാര്യം കൂടുതല്‍ തെളിവുകളുടെ പിന്‍ബലത്തിലേ സ്ഥിരീകരിക്കാനാകൂ.

സൂര്യനും ഗ്രഹങ്ങളും ഗാലക്‌സികളും മണ്ണും വായുവും ഉള്‍പ്പടെ നമുക്ക് അനുഭവേദ്യമായ ദ്രവ്യം പ്രപഞ്ചത്തില്‍ വെറും 4.6 ശതമാനമേ വരൂ. പ്രകാശം പ്രതിഫലിപ്പിക്കുകയോ ആഗിരണം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യുന്നതാണ് ഈ ദ്യശ്യദ്രവ്യം. ബാക്കിയുള്ളതില്‍ 23 ശതമാനത്തോളം ശ്യാമദ്രവ്യമാണ്. സാധാരണദ്രവ്യവുമായി ഒരു തരത്തിലും പ്രതിപ്രവര്‍ത്തിക്കാത്ത ഈ നിഗൂഢ ദ്രവ്യരൂപമാണ് ഗാലക്‌സികളെ അവയുടെ രൂപത്തില്‍ നിലനിര്‍ത്തുന്നത്. ഗാലക്‌സികളില്‍ അനുഭവപ്പെടുന്ന ശക്തമായ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തിന് പിന്നില്‍ ശ്യാമദ്രവ്യമാണെന്നു കരുതുന്നു. ടെലസ്‌കോപ്പുകളും ഉപഗ്രഹങ്ങളും വഴി ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യത്തിന് പരോക്ഷമായ തെളിവ് ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. ശ്യാമദ്രവ്യത്തേക്കള്‍ നിഗൂഢമായ ശ്യാമോര്‍ജ (dark energy) മാണ് പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ബാക്കിയുള്ള 72 ശതമാനത്തോളം ഭാഗം. പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന് കാരണം ശ്യാമോര്‍ജമെന്ന് കരുതുന്നു.

ശ്യാമദ്രവ്യം എന്താണെന്ന് അറിയുക ഇരുപത്തിയൊന്നാം നൂറ്റാണ്ടില്‍ ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന പ്രധാന വെല്ലുവിളിയാണ്. സി.ഡി.എം.എസ്. ഉള്‍പ്പടെ ലോകത്താകമാനം ഇരുപതോളം സങ്കീര്‍ണ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ ശ്യാമദ്രവ്യം കണ്ടെത്താന്‍ നടക്കുന്നുണ്ട്. ജനീവിയ്ക്ക് സമീപം ഭൂമിക്കടിയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ (
എല്‍.എച്ച്.സി) നടക്കുന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ പ്രഖ്യാപിത ലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്ന് ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തുകയെന്നതാണ്. ഈ കടുത്ത മത്സരത്തില്‍ ആര് ജയിക്കും എന്നതാണ് പ്രശ്‌നം. അതാണ് സി.ഡി.എം.എസ്.ഗവേഷകര്‍ നടത്താനൊരുങ്ങുന്ന പ്രഖ്യാപനത്തെക്കുറിച്ച് ഇത്രയേറെ അഭ്യൂഹം ഉയരാന്‍ കാരണം.

കണികാശാസ്ത്രപ്രകാരം, ആറ്റങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തിന് തുല്യമോ അതിലേറെയോ പിണ്ഡമുള്ള ഒരിനം നിഗൂഢകണങ്ങള്‍ (Weakly Interacting Massive Particles - WIMPs) ആണ് ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന് അടിസ്ഥാനം. ഈ കണങ്ങള്‍ സാധാരണദ്രവ്യകണങ്ങളുമായി ഇടപഴകാറില്ല. അതിനാല്‍, നിലിവിലുള്ള ഉപകരണങ്ങള്‍ കൊണ്ടൊന്നും ശ്യാമദ്രവ്യം തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിയില്ല. ഈ പ്രായോഗിക വൈതരണി മറികടക്കാന്‍ പാകത്തിലാണ് പുതിയ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളത്.

നമ്മുടെ ഗാലക്‌സിയായ ആകാശഗംഗയിലും വന്‍തോതില്‍ ശ്യാമദ്രവ്യമുള്ളതായി സൂചന ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്. സൂര്യനും ഗ്രഹങ്ങളും
ഗാലക്‌സികേന്ദ്രത്തെ ചുറ്റുമ്പോള്‍, ശ്യാമദ്രവ്യത്തിലൂടെക്കൂടിയാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്. ഇടയ്‌ക്കൊക്കെ ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ ആറ്റങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ തട്ടി തെറിച്ചു പോകുന്നുണ്ടാകണം. അത്തരം ഗോചരമല്ലാത്ത കൂട്ടിയിടിയുടെ ഫലമായി ചെറിയൊരളവ് ഊര്‍ജം അവശേഷിക്കുന്നുണ്ടാകും. അനുയോജ്യമായ സാഹചര്യം ഒരുക്കി ആ ഊര്‍ജം തിരിച്ചറിയാന്‍ കഴിഞ്ഞാല്‍ ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങളുടെ സാന്നിധ്യത്തിന് നേരിട്ടുള്ള തെളിവാകും.

വടക്കന്‍ മിന്നസോട്ടയില്‍ സോദാന്‍ ഇരുമ്പ് ഖനിക്കയ്ക്കുള്ളില്‍ 700 മീറ്റര്‍ താഴ്ചയിലാണ് സി.ഡി.എം.എസ്.ഡിറ്റെക്ടര്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. കോസ്മിക് കിരണങ്ങള്‍ പോലുള്ളവയുടെ സാന്നിധ്യം ഒഴിവാക്കാനാണ് ഡിറ്റക്ടര്‍ ഇത്രയും താഴ്ചയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ളത്. സിലിക്കണും ജര്‍മേനിയവും കൊണ്ടു നിര്‍മിച്ചിട്ടുള്ള 30 ഡിറ്റെക്ടറുകളുടെ നിര അതിലുണ്ട്. കേലവലപൂജ്യത്തിനടുത്താണ് ഡിറ്റെക്ടറുകളുടെ താപനില.

ഇത്രയും താഴ്ചയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നതു കൂടാതെ, ബാഹ്യഇടപെടലുകള്‍ ഒഴിവാക്കാന്‍ വേറെയും മുന്‍കരുതലുകള്‍ സ്വീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ഡിറ്റെക്ടറുകളുടെ കവചമായി ഉപയോഗിച്ചിരിക്കുന്നത്, കടലിന്നടിയില്‍ നിന്ന് കണ്ടെത്തിയ പ്രാചീന കപ്പലില്‍ നിന്നുള്ള കാരീയം (ലെഡ്) ആണ് (പ്രായക്കൂടുതല്‍ കൊണ്ട് ലഡിന്റെ റേഡിയോ ആക്ടീവതയില്‍ ഏറിയപങ്കും ഇല്ലാതായിട്ടുണ്ടാകും).

ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങള്‍ ഡിറ്റെക്ടറുകളുടെ പരല്‍പ്രതലത്തില്‍ പതിക്കാനിടയായാല്‍, അത് തെറിച്ചു പോകുന്നതിനിടെ വളരെ സൂക്ഷ്മമായ തോതില്‍ ഊര്‍ജം താപത്തിന്റെയും വൈദ്യുതചാര്‍ജിന്റെയും രൂപത്തതില്‍ അവശേഷിക്കും. പ്രത്യേകമായി രൂപകല്‍പ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ള സെന്‍സറുകള്‍ വഴി ആ ഊര്‍ജം പിടിച്ചെടുക്കാനും ശക്തിപ്പെടുത്താനും (ആംപ്ലിഫൈ ചെയ്യാനും) കഴിയും.

2003 മുതല്‍ ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ സാന്നിധ്യമറിയാന്‍ നടക്കുന്ന പരീക്ഷണമാണ് സി.ഡി.എം.എസ്. പദ്ധതിയിലേത്. എന്നാല്‍, ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങളുടേത് (WIMPs) എന്ന് കരുതാവുന്ന ഒരു സംഭവം പോലും 2007 വരെ രേഖപ്പെടുത്തിയില്ല. 2007-2008 കാലയളവില്‍ ലഭിച്ച ഡേറ്റ സൂക്ഷ്മമായി വിശകലനം ചെയ്തതില്‍, ഇത്തരം നിഗൂഢകണങ്ങളുടേതെന്ന് കരുതാവുന്ന രണ്ട് സംഭവങ്ങള്‍ തിരിച്ചറിഞ്ഞതായാണ് ഗവേഷകര്‍ വെളിപ്പെടുത്തുന്നത്. എന്നാല്‍, അവ ശ്യാമദ്രവ്യകണങ്ങളുടേ തന്നെയെന്ന് ഉറപ്പിച്ച് പറയാന്‍ ഗവേഷകര്‍ തയ്യാറായിട്ടില്ല.
(അവലംബം: arXiv, ബര്‍ക്കലി സര്‍വകലാശാലയുടെ വാര്‍ത്താക്കുറിപ്പ് )

7 comments:

JA said...

ഒരാഴ്ചയിലേറെയായി ശാസ്ത്രലോകം ആകാംക്ഷയുടെ മുള്‍മുനയിലായിരുന്നു. അസാധാരണമായ ഒരു ക്രിസ്മസ് സമ്മാനം ലഭിച്ചേക്കുമെന്ന് പലരും പ്രതീക്ഷിച്ചു. അമേരിക്കയിലെ മിന്നസോട്ടയില്‍ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ക്രയോജനിക് ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍ സെര്‍ച്ച് (CDMS) പദ്ധതിയിലെ ഗവേഷകര്‍ സുപ്രധാനമായ പ്രഖ്യാപനം നടത്താനൊരുങ്ങുന്നു എന്നായിരുന്നു അഭ്യൂഹം. ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന ഏറ്റവും വലിയ പ്രഹേളികയില്‍ ഒന്നായ തമോദ്രവ്യ (dark matter) ത്തിന് തെളിവ് ലഭിച്ചു എന്നതാകാം പ്രഖ്യാപനം എന്നും സംശയമുണര്‍ന്നു.

സി.കെ.ബാബു said...

ഒരു തിരുത്തു്:(അക്ഷരത്തെറ്റാണെന്നറിയാം)

Weakly Interesting Massive Particles അല്ല Weakly interacting massive particles (WIMPs) ആണ് ശരി.

Baiju Elikkattoor said...

:)

നന്ദന said...

thanks

JA said...

സി.കെ.ബാബു,
ബൈജു,
നന്ദന,
സന്തോഷം, ഇവിടെയെത്തിയതിലും എത്തിയ കാര്യം അറിയിച്ചതിനും.
ബാബു മാഷെ, വളരെ നന്ദി, ഗുരുതരമായ ആ പിശക് ചൂണ്ടിക്കാട്ടിയതിന്, തിരുത്തിയിട്ടുണ്ട്.

മഷിത്തണ്ട് (രാജേഷ്‌ ചിത്തിര) said...

good piece of info

thanks a lot

ടോട്ടോചാന്‍ (edukeralam) said...

ഇനിയും പരീക്ഷണങ്ങള്‍ തുടരട്ടെ... ശ്യാമദ്രവ്യത്തെ ഒരിക്കല്‍ പിടികൂടുക തന്നെ ചെയ്യും എന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കാം...

ഓ.ടോ
അഞ്ചലി ഓല്‍ഡ് ലിപി ശരിയായി റെന്‍ഡര്‍ ചെയ്യുന്നുണ്ട്. യാതൊരു പ്രശ്നവുമില്ല..