Wednesday, December 14, 2011

ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെ ആദ്യ തിരനോട്ടം

കാര്യങ്ങള്‍ ഇന്നത്തെ നിലയ്ക്ക് പുരോഗമിക്കുകയാണെങ്കില്‍ 2012 ഓടെ സംഗതി വ്യക്തമാകും-'ദൈവകണ'മെന്ന വിളിപ്പേരുള്ള ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകള്‍ യാഥാര്‍ഥ്യം തന്നെയോ എന്ന്. പദാര്‍ഥങ്ങളുടെ പിണ്ഡത്തിന് കാരണമെന്ന് കരുതപ്പെടുന്ന ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ ആദ്യ മിന്നലാട്ടം കണ്ടെന്ന് വെളിപ്പെടുത്തിയ ഗവേഷകര്‍ തന്നെയാണ്, അടുത്തവര്‍ഷത്തോടെ ഇക്കാര്യത്തില്‍ നെല്ലുംപതിരും തിരിയുമെന്ന് പ്രസ്താവിച്ചത്.

ജനീവയ്ക്ക് സമീപം ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ അഥവാ എല്‍എച്ച്‌സി എന്ന ഭീമന്‍ യന്ത്രത്തില്‍ ചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ കണികാപരീക്ഷണം നടത്തുന്ന ഗവേഷകരാണ്, ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ ആദ്യമിന്നലാട്ടം തങ്ങള്‍ കണ്ടതായി ചൊവ്വാഴ്ച (2011 ഡിസംബര്‍ 13) വെളിപ്പെടുത്തിയത്. എല്‍എച്ച്‌സി സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന യൂറോപ്യന്‍ കണികാപരീക്ഷണശാലയായ 'സേണി'ല്‍, ഇതുസംബന്ധിച്ച് നടന്ന സെമിനാറില്‍ സംസാരിക്കുകയായിരുന്നു ഗവേഷകര്‍.

എല്‍എച്ച്‌സിയിലെ രണ്ട് പ്രധാന കണികാഡിറ്റെക്ടറുകളായ അറ്റ്‌ലസ്, സിഎംഎസ് എന്നിവയിലെ ഗവേഷകരാണ്, 50 വര്‍ഷമായി കണികാശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് പിടികൊടുക്കാത്ത ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ ആദ്യസൂചന മനസിലാക്കിയത്. അറ്റ്‌ലസ് പദ്ധതിയില്‍ പങ്കാളികളായ ഗവേഷകര്‍ പ്രോട്ടോണിന്റെ 125 മടങ്ങും ഇലക്‌ട്രോണിന്റെ 500,000 മടങ്ങും പിണ്ഡമുള്ള സൂക്ഷ്മകണത്തിന്റെ മിന്നലാട്ടം കണ്ടു. ഏതാണ്ട് 12500 കോടി ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് പരിധിയിലായിരുന്നു ആ കണമെന്ന് അറ്റ്‌ലസ് വക്താവ് ഫാബിയോള ജിയാനറ്റി പറഞ്ഞു. സിഎംഎസ് സംഘത്തിനും 12400 - 12500 കോടി ഇലക്‌ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് പരിധിയില്‍ ഒരു കൂട്ടം സൂക്ഷ്മ കണങ്ങളുള്ളതിന് സൂചന ലഭിച്ചു.

രണ്ട് തെളിവുകളും വിരല്‍ ചൂണ്ടുന്നത് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വത്തിലേക്കാണ്. കണ്ടെത്തല്‍ ഔപചാരികമായി പ്രഖ്യാപിക്കാന്‍ ഈ തെളിവ് പോര. അടുത്തവര്‍ഷത്തോടെ കൂടുതല്‍ തെളിവ് കിട്ടുകയും ഇപ്പോഴുള്ള ആശയക്കുഴപ്പങ്ങള്‍ അവസാനിക്കുകയും ചെയ്യുമെന്നാണ് ഗവേഷകരുടെ പ്രതീക്ഷ.

ജനീവയ്ക്ക് സമീപം സ്വിസ്സ്-ഫ്രഞ്ച് അതിര്‍ത്തിയില്‍ ഭൂമിക്കടിയില്‍ 27 കിലോമീറ്റര്‍ ചുറ്റളവില്‍ സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള എല്‍എച്ച്‌സി, മനുഷ്യനിര്‍മിതമായ ഏറ്റവും വലുതും സങ്കീര്‍ണവുമായ യന്ത്രമാണ്. 2008 സപ്തംബര്‍ പത്തിന് പ്രവര്‍ത്തനമാരംഭിച്ച എല്‍എച്ച്‌സിയില്‍, ഹീഗ്‌സ് ബോസോണുകള്‍ അടക്കം, ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന പ്രഹേളികകള്‍ക്ക് പരിഹാരം കാണാനുള്ള പരീക്ഷണമാണ് അതില്‍ നടക്കുന്നത്.

എതിര്‍ ദിശയില്‍ പ്രകാശവേഗത്തിനടുത്ത് പായുന്ന പ്രോട്ടോണ്‍ധാരകളെ അത്യുന്നത ഊര്‍ജനിലയില്‍ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചാണ് എല്‍എച്ച്‌സിയില്‍ പരീക്ഷണം നടക്കുന്നത്. പ്രഞ്ചോത്പത്തിക്ക് കാരണമായ മഹാവിസേ്ഫാടനം കഴിഞ്ഞ് തൊട്ടടുത്ത സെക്കന്‍ഡിന്റെ ആദ്യത്തെ കോടിയിലൊരംശം വരുന്ന സമയത്തെ അവസ്ഥ പുനര്‍സൃഷ്ടിക്കുകയാണ് ഇതുവഴി ചെയ്യുക. ഉന്നത ഊര്‍ജനിലയില്‍ കണികകള്‍ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്‍ ചിതറിത്തെറിക്കുന്ന കണങ്ങളെ ഡിറ്റെക്ടറുകളിലെ അതിസൂക്ഷ്മ സെന്‍സറുകള്‍ ശേഖരിച്ച് ഡിജിറ്റല്‍ ഡേറ്റയായി സൂക്ഷിക്കുന്നു.

സാധാരണ ഇന്റര്‍നെറ്റിന്റെ പതിനായിരം ഇരട്ടി വേഗമുള്ള പ്രത്യേക കമ്പ്യൂട്ടര്‍ ഗ്രിഡിലൂടെ ആ ഡിജിറ്റല്‍ ഡേറ്റ ലോകത്തിന്റെ വിവിധ ഭാഗങ്ങളില്‍, ഈ പരീക്ഷണത്തിനായി മാത്രം സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലക്ഷത്തിലധികം വരുന്ന കമ്പ്യൂട്ടറുകളിലെത്തിക്കും. ഗവേഷകര്‍ ലോകത്തിന്റെ വിവിധഭാഗങ്ങളിലിലുന്ന് ആ ഡേറ്റ വിശകലനം ചെയ്ത് നിഗമനങ്ങളിലെത്തും. 15 വര്‍ഷമെങ്കിലും നീളുന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ രണ്ടാംഘട്ടം 2013 ലേ തുടങ്ങൂ.

ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം അടുത്ത വര്‍ഷം സ്ഥിരീകരിക്കാനായാല്‍, രണ്ടാംഘട്ടം ആരംഭിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് തന്നെ കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ പ്രധാനലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നിന്റെ സഫലീകരണമാകുമത്. മാത്രമല്ല, കഴിഞ്ഞ അരനൂറ്റാണ്ടിനിടെ കണികാഭൗതികത്തില്‍ സംഭവിച്ച ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട മുന്നേറ്റവുമാകും ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ കണ്ടെത്തല്‍. അതുകൊണ്ടാണ് ശാസ്ത്രലോകം ഇത്ര ആകാംക്ഷയോടെ എല്‍എച്ച്‌സിയെ ഉറ്റുനോക്കുന്നത്.

സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍

എന്തുകൊണ്ട് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍ ഇത്രയും പ്രധാനപ്പെട്ടതാകുന്നു? ആ കണം ഇതുവരെ കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയാത്ത് എന്തുകൊണ്ട് ? ഇത്തരം ചോദ്യങ്ങള്‍ സ്വാഭാവികം മാത്രം. ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍ പ്രധാനപ്പെട്ടതാകാന്‍ കാണം അത് കണ്ടെത്താനായില്ലെങ്കില്‍, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന മാതൃകയെക്കുറിച്ച് ആധുനികശാസ്ത്രം രൂപപ്പെടുത്തിയ സൈദ്ധാന്തിക അടിത്തറയ്ക്ക് നിലനില്‍പ്പില്ലാതാകും എന്നതാണ്. അത് വിശദീകരിക്കാന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്ന 'സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍' എന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജ് പരാജയപ്പെടും. പുതിയ മാതൃകകളും സിദ്ധാന്തങ്ങളും തേടേണ്ടിവരും!

ബലങ്ങളും പദാര്‍ഥവും തമ്മില്‍ സൂക്ഷ്മതലത്തില്‍ എങ്ങനെ ഇടപഴകുന്നു എന്നാണ് സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ വിശദീകരിക്കുന്നത്. ഈ മോഡല്‍ അനുസരിച്ച് 29 മൗലികകണങ്ങളാണ് ദ്രവ്യവും ബലങ്ങളും തമ്മിലുള്ള ഇടപഴകല്‍ സാധ്യമാക്കുന്നത് (ഓര്‍ക്കുക ഗുരുത്വാകര്‍ഷണബലം ഇപ്പോഴും ഈ മോഡലിന്റെ പരിധിക്ക് പുറത്താണ്).


സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ മോഡല്‍ വിശദീകരിക്കുന്ന കണങ്ങളില്‍ പദാര്‍ഥത്തിന്റെ മൗലികഘടകങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിക്കുന്നത് 24 സൂക്ഷ്മകണങ്ങളാണ്. അതില്‍ 18 എണ്ണം ക്വാര്‍ക്കുകളാണ്. മൂന്നു തലമുറകളിലായി ആറ് വ്യത്യസ്തയിനം 'ക്വാര്‍ക്കുകള്‍' (അപ്, ഡൗണ്‍, ടോപ്പ്, ബോട്ടം, ചാം, സ്‌ട്രേഞ്ച് ). ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ തലമുറകളെ നിശ്ചയിക്കുന്നത് ചുവപ്പ്, പച്ച, നീല എന്നീ വര്‍ണചാര്‍ജുകള്‍ (colour charges) കൊണ്ടാണ്. ഓര്‍ക്കുക, നിത്യജീവിതത്തില്‍ നാം കാണുന്ന നിറങ്ങളുമായി ഇവയ്ക്ക് ഒരു ബന്ധവുമില്ല. ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ വ്യത്യസ്ത വിഭാഗങ്ങളെ വിശദീകരിക്കാനുള്ള സൂചകങ്ങള്‍ മാത്രമാണിവ. ആറ്റങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ക്വാര്‍ക്കുകളാലാണ് നിര്‍മിതമായിട്ടുള്ളത്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കഴിഞ്ഞാല്‍, പദാര്‍ഥകണങ്ങളില്‍ ബാക്കിയുള്ളവ ആറ് 'ലെപ്‌ടോണുകള്‍' ആണ്. ഇലക്ട്രോണുകളും ന്യൂട്രിനോകളും ഇതില്‍ പെടുന്നു.

ക്വാര്‍ക്കുകളും ലെപ്‌ടോണുകളും കഴിഞ്ഞാല്‍, സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലില്‍ ഉള്‍പ്പെട്ടിട്ടുള്ള അഞ്ച് കണങ്ങള്‍ ബോസോണുകള്‍ എന്ന വിഭാഗത്തില്‍ പെടുന്നവയാണ്. പ്രകൃതിയില്‍ ബലങ്ങള്‍ക്ക് നിദാനമായവയാണ് അതില്‍ നാല് ബോസോണുകള്‍. വൈദ്യുതകാന്തികബലം വഹിക്കുന്നവ ഫോട്ടോണ്‍, ആറ്റങ്ങളുടെ കേന്ദ്രത്തില്‍ ക്വാര്‍ക്കുകളെ പരസ്വരം ബന്ധിപ്പിച്ച് നിര്‍ത്തുന്ന അതിബലത്തിന് കാരണമായവ ഗ്ലുവോണുകള്‍. റേഡിയോ ആക്ടീവ് മൂലകങ്ങള്‍ക്ക് അപചയം സംഭവിക്കാന്‍ ഇടയാക്കുന്ന ക്ഷീണബലത്തിന് നിദാനമായ ഡബ്ല്യു ബോസോണുകളും ഇസഡ് ബോസോണുകളും.

സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ പൂര്‍ത്തിയാകാന്‍ ഒരു കണംകൂടിയുണ്ട്. പദാര്‍ഥകണങ്ങള്‍ക്ക് പിണ്ഡം നല്‍കുന്ന ആ കണത്തിന്റെ പേരാണ് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍. സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിലെ 28 കണങ്ങളെക്കുറിച്ചും ശാസ്ത്രലോകത്തിന് തെളിവ് ലഭിച്ചെങ്കിലും, ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളെ മാത്രം ഇതുവരെ കണ്ടെത്താന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ഇതുവരെ കെട്ടിപ്പൊക്കിയ സൈദ്ധാന്തിക അടിത്തറ നിലനില്‍ക്കാന്‍ ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളെ കണ്ടെത്തിയേ തീരൂ എന്നര്‍ഥം.

പിണ്ഡത്തിന്റെ രഹസ്യം

പദാര്‍ഥത്തിന് പിണ്ഡം ലഭിക്കുന്നതെങ്ങനെ എന്നകാര്യം തൃപ്തികരമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ ശാസ്ത്രത്തിന് കഴിഞ്ഞിരുന്നില്ല. പല ഗവേഷകരും അതിന് വ്യത്യസ്ത വിശദീകരണങ്ങള്‍ നല്‍കി. സൂക്ഷ്മതലത്തില്‍ പദാര്‍ഥകണങ്ങള്‍ക്ക് പിണ്ഡം ലഭിക്കുന്ന സംവിധാനം എന്താണെന്ന് 1964 ലാണ് വിശദീകരിക്കപ്പെടുന്നത്. ആറ് ഗവേഷകര്‍ ഏതാണ്ട് ഒരേസമയത്ത് മൂന്ന് പ്രബന്ധങ്ങളില്‍ അത് അവതരിപ്പിച്ചു. ഫ്രാന്‍കോയിസ് ഇന്‍ഗ്ലെര്‍ട്ടും റോബര്‍ട്ട് ബ്രൗട്ടും ആയിരുന്നു അതില്‍ ഒരു പ്രബന്ധം രചിച്ചത്. ഫിലിപ്പ് ആന്‍ഡേഴ്‌സണില്‍ നിന്ന് പ്രചോദനമുള്‍ക്കൊണ്ട് പീറ്റര്‍ ഹിഗ്‌സ് തയ്യാറാക്കിയതായിരുന്നു മറ്റൊരു പ്രബന്ധം. ജെറാള്‍ഡ് ഗുരാല്‍നിക്, സി.ആര്‍.ഹേഗന്‍, ടോം കിബ്ബിള്‍ എന്നിവരുടെ ഗ്രൂപ്പാണ് പിണ്ഡസംവിധാനം അവതരിപ്പിച്ച മറ്റൊരു ഗ്രൂപ്പ്.

ആറു ഗവേഷകരും സമാനമായ ആശയങ്ങളാണ് മുന്നോട്ടുവെച്ചതെങ്കിലും, അവര്‍ അവതരിപ്പിച്ച സംവിധാനം പില്‍ക്കാലത്ത് ഹിഗ്‌സിന്റെ പേരിലാണ് (Higgs mechanism) അറിയപ്പെട്ടത്. ഏതായാലും ഹിഗ്‌സ് ബോസോണിന്റെ അസ്തിത്വം സ്ഥിരീകരിക്കപ്പെട്ടാല്‍ നൊബേല്‍ പുരസ്‌കാരം ലഭിക്കുക പീറ്റര്‍ ഹിഗ്‌സിന് മാത്രമാകില്ല.

പ്രപഞ്ചം മുഴുവന്‍ വ്യാപിച്ചു കിടക്കുന്ന ഒരു അദൃശ്യ മണ്ഡലത്തെയാണ് ഹിഗ്‌സ് സംവിധാനം വിഭാവനം ചെയ്യുന്നത്. മഹാവിസ്‌ഫോടനം വഴി പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ആദ്യനിമിഷങ്ങളില്‍ നിലനിന്ന ഒരു പ്രത്യേക ബലത്തെ (electoweak force) രണ്ടായി വേര്‍തിരിച്ചത് ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലമാണ്. ആ ആദിമബലം വൈദ്യുതകാന്തികബലം (electromagnetic force), ക്ഷീണബലം (weak force) എന്നിങ്ങനെ രണ്ടായി വേര്‍തിരിക്കപ്പെട്ടു.

ഇങ്ങനെ ബലങ്ങളെ വേര്‍തരിച്ച ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലം ഒരുകാര്യം ചെയ്തു. ക്ഷീണബലത്തിന് നിദാനമായ സൂക്ഷ്മകണങ്ങള്‍ക്ക് (W & Z bosons) പിണ്ഡം നല്‍കി. എന്നാല്‍, വൈദ്യുതകാന്തികബലം വഹിക്കുന്ന ഫോട്ടോണുകളെ പിണ്ഡം നല്‍കാതെ വെറുതെ വിട്ടു. ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലവുമായി ബന്ധപ്പെട്ട ക്വാണ്ടം കണത്തിന് പറയുന്ന പേരാണ് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍.

ഹിഗ്‌സ് സംവിധാനം അനുസരിച്ച് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍, ഇലക്ട്രോണുകള്‍ തുടങ്ങിയ പദാര്‍ഥ കണങ്ങള്‍ക്ക് പിണ്ഡം ലഭിക്കുന്നത് അവ അദൃശ്യമായ ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകുമ്പോഴാണ്. എന്നുവെച്ചാല്‍, ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലവുമായി ഇടപഴകാന്‍ കഴിയുന്നവയ്‌ക്കേ പിണ്ഡമുമുണ്ടാകൂ. എത്ര കൂടുതല്‍ ഇടപഴകുന്നോ അത്രയും കൂടുതലായിരിക്കും പിണ്ഡം. പ്രകാശകണങ്ങളായ ഫോട്ടോണുകള്‍ ഹിഗ്‌സ് ഫീല്‍ഡുമായി അല്‍പ്പവും ഇടപഴകാത്തതിനാല്‍ അവയ്ക്ക് പിണ്ഡമില്ല.

ചെളിനിറഞ്ഞ ഒരു സ്ഥലം സങ്കല്‍പ്പിക്കുക. അതിലൂടെ നടക്കുന്നവര്‍ക്ക് കാല് ചെളിയില്‍ പുതയുന്നതിനാല്‍ നടത്തത്തിന്റെ വേഗം കുറയും. കാല് എത്രകൂടുതല്‍ പുതയുന്നോ അതിനനുസരിച്ച് വേഗം കുറഞ്ഞുവരും. എന്നതുപോലെയാണ് ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലം. കണങ്ങള്‍ ആ മണ്ഡലവുമായി എത്ര കൂടുതല്‍ ഇടപഴകുന്നുവോ അത്രയും പിണ്ഡം കൂടും. ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലവുമായി മറ്റ് കണങ്ങളെ ഇടപഴകാന്‍ സഹായിക്കുന്നത് ഹിഗ്‌സ് ബോസോണ്‍ ആണ്. അതിനാല്‍, ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം തെളിയിക്കാനായാല്‍, അത് ഹിഗ്‌സ് സംവിധാനവും ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലവും യാഥാര്‍ഥ്യമാണ് എന്നതിന്റെ തെളിവാകും.

പക്ഷേ, ഒരുകാര്യം ഓര്‍ക്കണം. ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലം പ്രപഞ്ചത്തിലെ പാദാര്‍ഥങ്ങളുടെ പിണ്ഡത്തില്‍ ചെറിയൊരു ഭാഗത്തിന് മാത്രമേ അത് കാരണമാകൂ. കാരണം, ആറ്റത്തിന്റെ കേന്ദ്രത്തിലും മറ്റും 98 ശതമാനം പിണ്ഡവും ഊര്‍ജരൂപത്തിലാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത്. ആറ്റങ്ങളിലെ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കും ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്കും പിണ്ഡം നല്‍കുന്നത് ഹിഗ്‌സ് മണ്ഡലമാണെന്ന് കരുതുന്നു. പക്ഷേ, അത് മൊത്തം പിണ്ഡത്തിന്റെ ഒന്നോ രണ്ടോ ശതമാനമേ വരൂ. ബാക്കി പിണ്ഡം ക്വാര്‍ക്കുകളെ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിച്ചിരിക്കുന്ന ഗ്ലുവോണുകളില്‍ ഊര്‍ജരൂപത്തിലാണ് സ്ഥിതിചെയ്യുന്നത് (ഊര്‍ജമെന്നത് പിണ്ടത്തെ പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ വര്‍ഗവുമായി ഗുണിച്ചാല്‍ കിട്ടുന്നതിന് തുല്യമാണെന്ന ഐന്‍സ്റ്റൈന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ ഓര്‍ക്കുക)

1964 ല്‍ പ്രവചിക്കപ്പെട്ട ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം ഇതുവരെ തെളിയിക്കപ്പെടാത്തതിന് കാരണം, ആ കണങ്ങളെ കണ്ടെത്താന്‍ പോന്നത്ര കരുത്തുള്ള ഉപകരണങ്ങള്‍ ഇത്രകാലവും ഇല്ലായിരുന്നു എന്നതാണ്. ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകള്‍ക്ക് ഉണ്ടെന്ന് കരുതുന്ന ഒരു സൈദ്ധാന്തിക പിണ്ഡപരിധിയുണ്ട്. ആ പിണ്ഡപരിധി പരിശോധിക്കാന്‍ പാകത്തിലാണ് എല്‍എച്ച്‌സിയില്‍ നടക്കുന്ന കണികാപരീക്ഷണം. ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ ആദ്യമിന്നലാട്ടം എല്‍എച്ച്‌സിയിലുണ്ടായി എന്ന് കേള്‍ക്കുമ്പോള്‍ ശാസ്ത്രലോകം ആവേശഭരിതമാകുന്നതും അതുകൊണ്ടാണ്.

ബോസോണ്‍ എന്നാല്‍

1924 ല്‍ പഴയ കിഴക്കന്‍ ബംഗാളിലെ ധാക്കയില്‍ നിന്ന് കൊല്‍ക്കത്ത സ്വദേശിയായ സത്യേന്ദ്ര നാഥ് ബോസ് (എസ്.എന്‍.ബോസ്) ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്റെ പരിഗണയ്ക്ക് അയച്ച നാലുപേജുള്ള ഒരു ഗവേഷണപ്രബന്ധത്തില്‍ നിന്നാണ് ബോസോണുകളുടെ കഥ ആരംഭിക്കുന്നത്. പ്ലാങ്ക് നിയമത്തിന്റെ വ്യത്യസ്തമായ ഒരു വ്യുല്‍പാദനം (derivation) ആണ് ആ പ്രബന്ധത്തിലുണ്ടായിരുന്നത്. ഫോട്ടോണുകളെ പരസ്പരം തിരച്ചറിയാന്‍ കഴിയാത്ത, പിണ്ഡമില്ലാത്ത വാതകകണങ്ങളെപ്പോലെ പരിഗണിച്ച് ബോസ് നടത്തിയ കണക്കുകൂട്ടല്‍ വഴി, ക്ലാസിക്കല്‍ ഭൗതികത്തിന്റെ സഹായമില്ലാതെ പ്ലാങ്ക് നിയമത്തിലേക്ക് അനായാസം എത്താന്‍ കഴിഞ്ഞു.

ഇക്കാര്യം ഐന്‍സ്റ്റൈനെ ആവേശഭരിതനാക്കി. ആ കണക്കുകൂട്ടലിന് ബോസ് ഉപയോഗിച്ച സിവിശേഷ സാംഖികനിയമം (സ്റ്റാറ്റിസ്റ്റിക്‌സ്) ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ കൂടുതല്‍ വികസിപ്പിച്ചു. ഫോട്ടോണുകളുടെ കാര്യത്തിലാണ് ബോസ് അത് ഉപയോഗിച്ചതെങ്കില്‍, ഉത്കൃഷ്ടവാതകങ്ങളുടെ പരിധിയിലേക്ക് ഐന്‍സ്റ്റൈന്‍ അത് വ്യാപിപ്പിച്ചു. അങ്ങനെ 'ബോസ്-ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ സാംഖികം' പിറന്നു. ബോസ്-ഐന്‍സ്‌റ്റൈന്‍ സാംഖികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങള്‍ക്ക് പില്‍ക്കാലത്ത് ബോസോണുകള്‍ എന്ന് പേര് ലഭിച്ചു. ക്വാണ്ടം ഭൗതികത്തില്‍ മറ്റൊരിനം കണങ്ങളുണ്ട്-'ഫെര്‍മിയോണുകള്‍'. ഫെര്‍മി-ഡിറാക് സാഖികം അനുസരിക്കുന്ന കണങ്ങളാണവ.

1945 ഡിസംബര്‍ ആറിന് പാരീസില്‍ ആംഗ്ലോ-ഫ്രഞ്ച് സൊസൈറ്റി ഓഫ് സയന്‍സസില്‍ 'ആറ്റമിക സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വികാസപരിണാമങ്ങളെ'ക്കുറിച്ച് നടത്തിയ പ്രഭാഷണ മധ്യേ പോള്‍ ഡിറാക് ആണ് ബോസോണുകള്‍, ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്ന പേരുകള്‍ ആദ്യമായി ഉപയോഗിച്ചത്.

ബോസോണുകളുടെ സ്പിന്‍ പൂര്‍ണസംഖ്യയും (0,1,2,....), ഫെര്‍മിയോണുകളുടേത് അര്‍ധപൂര്‍ണസംഖ്യയും (1/2, 3/2, 5/2,.....) ആണ്. എന്നുവെച്ചാല്‍, ദ്രവ്യത്തിന്റെ ഘടകാംശങ്ങളായ കണങ്ങളെ ക്വാണ്ടംമെക്കാനിക്കല്‍ ഗുണമായ സ്പിന്നിന്റെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ വേര്‍തിരിച്ചിരിക്കുന്നത് ബോസോണുകള്‍ എന്നും ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നുമാണ്. പ്രോട്ടോണുകള്‍ക്കും ന്യൂട്രോണുകള്‍ക്കും അടിസ്ഥാനമായ ക്വാര്‍ക്കുകളും, ഇലക്‌ട്രോണുകള്‍ക്കും ന്യൂട്രിനോ മുതലായ കണങ്ങള്‍ക്കും അടിസ്ഥാനമായ ലപ്‌ടോണുകളും ചേര്‍ന്ന ഗണത്തെ ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നു. ഫോട്ടോണുകള്‍, ഗ്ലുവോണുകള്‍ തുടങ്ങി ബലങ്ങള്‍ സൃഷ്ടിക്കുകയും വഹിക്കുകയും ചെയ്യുന്ന കണങ്ങളാണ് ബോസോണുകള്‍.

(അവലംബം : 1. സേണിന്റെ വാര്‍ത്താക്കുറിപ്പ് ; 2. Massive - The Hunt for the God Particle (2010), Ian Sample, Virgin books, London ; 3. Collider - The Search for the World's Smallest Particles (2009), Paul Halpern, John Wiley & Sons, New Jersey; 4. Bose and His Statistics (1992), G.Venkataraman, University Press. Hyderabad. ചിത്രങ്ങള്‍ക്ക് കടപ്പാട് : സേണ്‍)

2 comments:

JA said...

ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ അസ്തിത്വം അടുത്ത വര്‍ഷം സ്ഥിരീകരിക്കാനായാല്‍, രണ്ടാംഘട്ടം ആരംഭിക്കുന്നതിന് മുമ്പ് തന്നെ കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ പ്രധാനലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നിന്റെ സഫലീകരണമാകുമത്. മാത്രമല്ല, കഴിഞ്ഞ അരനൂറ്റാണ്ടിനിടെ കണികാഭൗതികത്തില്‍ സംഭവിച്ച ഏറ്റവും പ്രധാനപ്പെട്ട മുന്നേറ്റവുമാകും ഹിഗ്‌സ് ബോസോണുകളുടെ കണ്ടെത്തല്‍. അതുകൊണ്ടാണ് ശാസ്ത്രലോകം ഇത്ര ആകാംക്ഷയോടെ എല്‍എച്ച്‌സിയെ ഉറ്റുനോക്കുന്നത്.

കല്‍ക്കി said...

Thank you