Tuesday, February 16, 2010

പ്രപഞ്ചാരംഭത്തിലെ താപനില പരീക്ഷണശാലയില്‍


നാലുലക്ഷം കോടി (4 ട്രില്ല്യണ്‍) ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ്! പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില്‍ മൈക്രോസെക്കന്‍ഡുകള്‍ മാത്രം നിലനിന്നുവെന്ന് കരുതുന്ന ക്വാര്‍ക്ക്-ഗ്ലുവോണ്‍ പ്ലാസ്മാവസ്ഥയുടെ ഊഷ്മാവ്. ആ താപനില പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ ശാസ്ത്രലോകം ആദ്യമായി വിജയിച്ചിരിക്കുന്നു.

പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവ രഹസ്യത്തിലേക്ക് മനുഷ്യനെ അടുപ്പിക്കുന്ന ഈ മുന്നേറ്റം, അമേരിക്കന്‍ ഊര്‍ജവകുപ്പിന് കീഴില്‍ ന്യൂയോര്‍ക്കില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ബ്രൂക്ഹവന്‍ നാഷണല്‍ ലബോറട്ടറിയിലാണ് നടന്നത്. മില്ലിസെക്കന്‍ഡ് നേരത്തേക്കു മാത്രമാണ് അതിഭീമമായ ഈ താപനില സാധ്യമായതെങ്കിലും, വര്‍ഷങ്ങളോളം ഗവേഷകലോകത്തിന് തലപുകയ്ക്കാനുള്ള ഡാറ്റയാണ് അതുവഴി ലഭിച്ചത്.

ബ്രൂക്ഹവന്‍ ലബോറട്ടറിയില്‍ 12 അടി താഴ്ചയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള 'റിലേറ്റിവിസ്റ്റിക് ഹെവി അയണ്‍ കൊളൈഡര്‍ ('റിക്ക്' -RHIC) എന്ന കണികാത്വരകത്തില്‍ ചാര്‍ജുള്ള സ്വര്‍ണകണങ്ങളെ (gold ions) പരസ്പരം കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചാണ് സങ്കല്‍പ്പാതീതമായ ഈ താപനില സൃഷ്ടിച്ചത്. 3.84 കിലോമീറ്റര്‍ ചുറ്റളവുള്ള 'റിക്കി'ന്റെ ടണലിലാണ് കണങ്ങളുടെ കൂട്ടിയിടി നടക്കുന്നത്.

ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ പ്രോട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രോണ്‍ തുടങ്ങിയവയുടെ അടിസ്ഥാനഘടകം ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ (quarks) ആണ്. ഗ്ലുവോണ്‍ (gluon) കണങ്ങളാണ് ക്വാര്‍ക്കുകളെ ബന്ധിപ്പിച്ച് നിര്‍ത്തുന്നത്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഏറ്റവും ശക്തമായ ബന്ധനമാണിത്. സാധാരണ താപനിലയിലോ ഊര്‍ജപ്രയോഗത്താലോ ഗ്ലുവോണ്‍ ബന്ധനം പൊട്ടിച്ച് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് സ്വതന്ത്രമാകാനാവില്ല.

എന്നാല്‍, നാലുലക്ഷം കോടി ഡ്രിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ് എന്നത് ഗ്ലുവോണ്‍ ബന്ധനമഴിഞ്ഞ് പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും 'ഉരുകുകാന്‍' പോന്നതിലും ഉയര്‍ന്ന ഊഷ്മാവാണെന്ന് ബ്രൂക്ഹവനിലെ ഗവേഷകനായ സ്റ്റീവന്‍ വിഗ്‌ഡോര്‍ പറഞ്ഞു. വാഷിങ്ടണിലെ അമേരിക്കന്‍ ഫിസിക്കല്‍ സൊസൈറ്റിയില്‍ നടന്ന വാര്‍ത്താസമ്മേളനത്തിലാണ് അദ്ദേഹം ഇക്കാര്യം വിശദീകരിച്ചത്.

'പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ഉരുകാന്‍ വേണ്ട കുറഞ്ഞ താപനില എന്ന് പ്രവചിക്കപ്പെട്ടിട്ടുള്ളത് രണ്ടുലക്ഷം കോടി (2 ട്രില്ല്യണ്‍) ഡിഗ്രിയാണ്'-വിഗ്‌ഡോര്‍ അറിയിച്ചു. അതിന്റെ ഇരട്ടിയാണ് ഇപ്പോള്‍ പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട താപനില. ടൈപ്പ്-2 സൂപ്പര്‍നോവയുടെ അകക്കാമ്പിലെ താപനില എന്ന് കരുതുന്നത് ഇരുന്നൂറ് കോടി (2 ബില്ല്യണ്‍) ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസാണ്, സൂര്യന്റെ ഉള്ളിലേത് അഞ്ചുകോടി ഡിഗ്രിയും. ഇരുമ്പ് ഉരുകുന്നത് 1800 ഡിഗ്രിയിലുമാണ്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ശരാശരി താപനില എന്നു കണക്കാക്കിയിട്ടുള്ളത് കേവലപൂജ്യത്തിന് 0.7 ഡിഗ്രിക്ക് മുകളിലാണ്.

പ്രപഞ്ചാരംഭത്തിലെ അത്യുന്നത താപനിലയില്‍ ക്വാര്‍ക്കുകളും ഗ്ലുവോണുകളും കൂടിക്കുഴഞ്ഞ് പ്ലാസ്മാവസ്ഥയിലായിരുന്നുവെന്നാണ് നിഗമനം. പ്രപഞ്ചം തണുത്തു വന്നതോടെ ഹാഡ്രോണുകള്‍ (പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ഉള്‍പ്പടെ ദ്രവ്യത്തിന് നിദാനമായ കണങ്ങളാണ് ഹാഡ്രോണുകള്‍) രൂപപ്പെട്ടു. 'റിക്കി'ല്‍ നടന്ന കണികാകൂട്ടിയിടിയില്‍ തങ്ങള്‍ കണ്ടത് പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില്‍ ഹാഡ്രോണുകള്‍ രൂപപ്പെടുന്നതിന് മുമ്പുള്ള മൈക്രോസെക്കന്‍ഡാണെന്ന് ഗവേകര്‍ കരുതുന്നു.

ദ്രവ്യവും പ്രതിദ്രവ്യവും തുല്യ അളവില്‍ ഉണ്ടായിരുന്ന പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആദ്യനിമിഷങ്ങളില്‍ ദ്രവ്യത്തിന് അനുകൂലമായി സംഭവിച്ച എന്തൊ ഒന്നാണ്, പ്രപഞ്ചത്തെ ഇന്നത്തെ രൂപത്തിലാക്കിയത്. ദ്രവ്യവും പ്രതിദ്രവ്യവും ചേര്‍ന്നാല്‍ അവ പരസ്പരം നിഗ്രഹിച്ച് ഇല്ലാതാവുകയും ഊര്‍ജം മാത്രം അവശേഷിക്കുകയും ചെയ്യും. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ കാര്യത്തിലും അങ്ങനെ സംഭവിക്കേണ്ടതായിരുന്നു. ഊര്‍ജം മാത്രമുള്ള ഒന്നായി പ്രപഞ്ചം മാറേണ്ടതായിരുന്നു.

എന്തുകൊണ്ട് അങ്ങനെ സംഭവിച്ചില്ല, എന്താണ് ദ്രവ്യത്തിന് അനുകൂലമായി സംഭവിച്ചത് എന്നകാര്യം ഇന്നും ശാസ്ത്രത്തിന് ഉത്തരം കിട്ടാത്ത പ്രശ്‌നമാണ്. അക്കാര്യത്തില്‍ പുതിയ ഉള്‍ക്കാഴ്ച ലഭിക്കാന്‍ ഇപ്പോഴത്തെ മുന്നേറ്റം സഹായിക്കും. ജനീവയ്ക്ക് സമീപം ഭൂമിക്കടിയില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ (LHC) ഇതിനെക്കാള്‍ ഉയര്‍ന്ന താപനില സൃഷ്ടിക്കാന്‍ ശേഷിയുള്ള യന്ത്രമാണ്. പ്രപഞ്ചാരംഭത്തിലേക്ക് ഗവേഷകലോകത്തെ അത് കുറെക്കൂടി അടുപ്പിക്കും.

പ്രപഞ്ചരഹസ്യങ്ങള്‍ തേടുന്നതുകൊണ്ട് ബ്രൂക്ഹവനിലെ കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ സാധ്യതകള്‍ അവസാനിക്കില്ലെന്ന് ഗവേഷകര്‍ പറഞ്ഞു. വലിപ്പം കുറഞ്ഞ, വേഗമേറിയ ക്വാണ്ടംകമ്പ്യൂട്ടറുകളുടെ നിര്‍മിതിക്കു വഴികാട്ടിയാകാനും കണികാപരീക്ഷണം സഹായിച്ചേക്കും. ഇതുസംബന്ധിച്ച ചില ആശയങ്ങള്‍ പേറ്റന്റ് ചെയ്തതായി, ഗവേഷകനായ ഡിമിത്രി ഖര്‍സീവ് അറിയിച്ചു.

'ഇലക്ട്രിക് ചാര്‍ജുമൂലമുള്ള കറണ്ടുകൊണ്ടു മാത്രമല്ല, 'സ്പിന്‍' എന്ന ക്വാണ്ടംമെക്കാനിക്കല്‍ ഗുണം പ്രദാനം ചെയ്യുന്ന കറണ്ട് കൊണ്ടുകൂടി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ഉപകരണം രൂപപ്പെടുത്തുകയാണ് ലക്ഷ്യം'-അദ്ദേഹം വെളിപ്പെടുത്തി.

ദ്രവ്യത്തിന്റെ മൗലികഘടകങ്ങളായ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ വ്യത്യസ്ത രീതിയില്‍ വ്യത്യസ്ത ദിശകളില്‍ 'സ്പിന്‍'(spin) ഉള്ളവയാണ്. അത് എങ്ങനെ, എന്തുകൊണ്ട് എന്നൊക്കെ മനസിലാക്കാനായാല്‍, അതില്‍ നിന്നുള്ള ഊര്‍ജം ഉപയോഗിക്കാന്‍ വഴിതെളിയും. അതാകാം ചിലപ്പോള്‍ ഭാവിയിലെ ഉപകരണങ്ങളുടെ പ്രവര്‍ത്തനം സാധ്യമാക്കുക. (കടപ്പാട്: വാര്‍ത്താ ഏജിന്‍സികള്‍)

4 comments:

JA said...

നാലുലക്ഷം കോടി (4 ട്രില്ല്യണ്‍) ഡിഗ്രി സെല്‍ഷ്യസ്! പ്രപഞ്ചാരംഭത്തില്‍ മൈക്രോസെക്കന്‍ഡുകള്‍ മാത്രം നിലനിന്നുവെന്ന് കരുതുന്ന ക്വാര്‍ക്ക്-ഗ്ലുവോണ്‍ പ്ലാസ്മാവസ്ഥയുടെ ഊഷ്മാവ്. ആ താപനില പരീക്ഷണശാലയില്‍ സൃഷ്ടിക്കുന്നതില്‍ ശാസ്ത്രലോകം ആദ്യമായി വിജയിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്ഭവ രഹസ്യത്തിലേക്ക് മനുഷ്യനെ അടുപ്പിക്കുന്ന ഈ മുന്നേറ്റം, അമേരിക്കന്‍ ഊര്‍ജവകുപ്പിന് കീഴില്‍ ന്യൂയോര്‍ക്കില്‍ പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്ന ബ്രൂക്ഹവന്‍ നാഷണല്‍ ലബോറട്ടറിയിലാണ് നടന്നത്. മില്ലിസെക്കന്‍ഡ് നേരത്തേക്കു മാത്രമാണ് അതിഭീമമായ ഈ താപനില സാധ്യമായതെങ്കിലും, വര്‍ഷങ്ങളോളം ഗവേഷകലോകത്തിന് തലപുകയ്ക്കാനുള്ള ഡാറ്റയാണ് അതുവഴി ലഭിച്ചത്.

ബിജു ചന്ദ്രന്‍ said...

അത്ഭുതകരമായ അറിവുകള്‍ക്ക് നന്ദി.
ക്വാര്‍ക്ക് ആണോ ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഏറ്റവും അടിസ്ഥാന ഘടകം? അപ്പോള്‍ ഈ ഗ്ലുവോണ്‍ കണങ്ങളൊക്കെ എന്ത് കൊണ്ടാവും നിര്‍മ്മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുക? ആറ്റത്തിന്റെ മോഡല്‍ (സ്കൂളില്‍ പഠിച്ചത് ) ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യുക്ലിയസിനു ചുറ്റും കറങ്ങുന്നു. ശരിക്കും അങ്ങനെയല്ല എന്ന് കേട്ടിട്ടുണ്ട്.(?) ന്യുക്ലിയസും ഇലക്ട്രോണും തമ്മില്‍ വലിപ്പത്തില്‍ എത്ര വ്യത്യാസമുണ്ട്?.......???

നന്ദന said...

അറിവിനു നന്ദി

JA said...

ബിജു ചന്ദ്രന്‍,
നന്ദന,
ഇവിടെയെത്തി അഭിപ്രായം രേഖപ്പെടുത്തിയതില്‍ സന്തോഷം. ബിജു ചന്ദ്രന്‍ ഉന്നയിച്ച ചോദ്യം വളരെ പ്രസക്തവും, സങ്കീര്‍ണവുമാണ്. ഉത്തരം ഒരു പോസ്റ്റായി തന്നെ ഇടേണ്ടതാണെന്നു തോന്നുന്നു. അതിന് ശ്രമിക്കാം, അതുവരെ ക്ഷമിക്കുക.