ജനീവയില് ഭൂമിക്കടിയില് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറില് രണ്ടാംഘട്ടം പരീക്ഷണം ആരംഭിക്കുകയാണ്. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിലെ സമസ്യകള്ക്ക് ഉത്തരം നല്കുമെന്ന് കരുതുന്ന കണികാപരീക്ഷണത്തിന്റെ പുതിയ ഘട്ടത്തെ ആകാംക്ഷയോടെയാണ് ശാസ്ത്രലോകം കാണുന്നത്
ലോകത്തെ ഏറ്റവും ശക്തിയേറിയ യന്ത്രം കൂടുതല് കരുത്തോടെ വീണ്ടും പ്രവര്ത്തിക്കാന് തുടങ്ങുമ്പോള് എന്താണ് ശാസ്ത്രലോകം പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ഇതുവരെ ആരും നിരീക്ഷിക്കാത്ത കണങ്ങളോ? സ്ഥലകാലങ്ങളില്നിന്ന് ഭിന്നമായ പുതിയ ഡൈമന്ഷനുകളോ? അതോ, പുതിയ പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തങ്ങളോ? അത്യന്തം ആകാംക്ഷയിലാണ് ശാസ്ത്രലോകം.
2008 ലാണ് ജനീവയില് സ്വിസ്സ്-ഫ്രാന്സ് അതിര്ത്തിയില് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന്റെ ( LHC ) പ്രവര്ത്തനം ആരംഭിച്ചത്. നവീകരണത്തിനായി 2013 ആദ്യം നിര്ത്തിവെച്ച എല്.എച്ച്.സിയുടെ പ്രവര്ത്തനം ഈ മാര്ച്ച് അവസാനത്തോടെ പുനരാരംഭിക്കുമെന്നാണ്, പദ്ധതിക്ക് മേല്നോട്ടം വഹിക്കുന്ന യൂറോപ്യന് കണികാപരീക്ഷണശാലയായ 'സേണ്' ( CERN ) അറിയിച്ചിട്ടുള്ളത്.
ഭൂമിക്കടിയില് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള എല്.എച്ച്.സിക്ക് 27 കിലോമീറ്റര് ചുറ്റളവുണ്ട്. അത്രയും നീളമുള്ള ടണലിലൂടെ എതിര്ദിശയില് ഏതാണ്ട് പ്രകാശവേഗത്തില് സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണ് ധാരകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചു ചിതറിച്ച്, അതില്നിന്ന് പുറത്തു വരുന്നതെന്തൊക്കെയെന്ന് മനസിലാക്കുകയാണ് കണികാപരീക്ഷണത്തില് ചെയ്യുന്നത്.
ഏതാണ്ട് 43,000 കോടി രൂപ ചെലവിട്ട് പത്തുവര്ഷംകൊണ്ട് നിര്മിച്ച കണികാത്വരക (particle accelerator) മാണ് എല്.എച്ച്.സി. ഇന്ത്യയുള്പ്പടെ 113 രാജ്യങ്ങളില്നിന്നായി പതിനായിരത്തോളം ശാസ്ത്രജ്ഞര് എല്.എച്ച്.സിയിലെ കണികാപരീക്ഷണത്തില് സഹകരിക്കുന്നു.
എല്.എച്ച്.സിയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില് വമ്പനൊരു ഇര കുടുങ്ങിയിരുന്നു-'ദൈവകണം' എന്ന വിളിപ്പേരുള്ള ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്. 2012 ലാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ സാന്നിധ്യം കണികാപരീക്ഷണത്തില് സ്ഥിരീകരിച്ചത്. പ്രപഞ്ചത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് ദ്രവ്യമാനം (പിണ്ഡം) നല്കുന്ന ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തല്, കഴിഞ്ഞ അരനൂറ്റാണ്ടിനിടെ ഭൗതികശാസ്ത്രരംഗത്തുണ്ടായ ഏറ്റവും പ്രധാന മുന്നേറ്റമായി വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് ( Higgs boson ) കണ്ടെത്തുക എന്നത് മുഖ്യലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നായിരുന്നു എങ്കിലും, ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന മറ്റ് പല സമസ്യകള്ക്കും ഉത്തരം കണ്ടെത്താന് ലക്ഷ്യമിട്ടാണ് എല്.എച്ച്.സി. രൂപകല്പ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളത്.
അത്യുന്നത ഊര്ജനിലയില് പ്രോട്ടോണുകള് കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്, ഊര്ജവും പദാര്ഥവും കൂടിക്കുഴഞ്ഞ ആദിമ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചെറിയൊരു രൂപം പരീക്ഷണശാലയില് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും. മഹാവിസ്ഫോടനം (Big Bang) വഴി പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ആദ്യനിമിഷങ്ങളുടെ ചെറിയൊരു പതിപ്പാണത്. എന്തുകൊണ്ട് പ്രപഞ്ചം ഇന്നത്തെ നിലയില് കാണപ്പെടുന്നു എന്നറിയണമെങ്കില് ഈ ദിശയിലുള്ള അന്വേഷണം കൂടിയേ തീരൂ.
ചെമ്പുരുക്കുന്ന ശക്തി
ശരിക്കുപറഞ്ഞാല്, രണ്ടുവര്ഷംമുമ്പ് അടച്ചിട്ട എല്.എച്ച്.സിയല്ല ഇപ്പോള് പ്രവര്ത്തനം ആരംഭിക്കുന്നത്. അടിമുടി പരിഷ്ക്കരിച്ച് ആ യന്ത്രത്തെ ഏതാണ്ട് ഇരട്ടി ശേഷിയുള്ളതാക്കി മാറ്റിയിരിക്കുന്നു.
'ഫലത്തില് ഇതിപ്പോള് പുതിയ യന്ത്രമാണ്'-സേണ് ഡയറക്ടര് ജനറല് റോള്ഫ് ഹുയര് കഴിഞ്ഞയാഴ്ച വാര്ത്താസമ്മേളത്തില് പറയുകയുണ്ടായി. 'അടച്ചിട്ടിരുന്ന സമയത്ത് യന്ത്രത്തിന്റെ ഓരോ 20 മീറ്റര് ഇടവിട്ട് ഞങ്ങള് തുറക്കുകയുണ്ടായി'.
ബാഹ്യപ്രപഞ്ചത്തില്പോലും കാണാത്തത്ര താഴ്ന്ന താപനിലയില്, മൈനസ് 273 ഡിഗ്രി സെല്സിയസില്, സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഏതാണ്ട് പതിനായിരത്തോളം അതിചാലക വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളാണ് 27 കിലോമീറ്റര് നീളമുള്ള എല്.എച്ച്.സി.ടണലിലൂടെ പ്രോട്ടോണ് ധാരകളെ കൃത്യമായ ദിശയില് ചലിപ്പിക്കുന്നത്. 'അതിശീതാവസ്ഥയിലുള്ള പതിനായിരത്തോളം കാന്തങ്ങളിലെയും കണക്ഷനുകള് പരിശോധിച്ച് പരിഷ്ക്കരിച്ചു' - ഹുയര് അറിയിച്ചു.
2013 ല് അടച്ചിടുമ്പോള് 8 TeV (ടെട്രാ ഇലക്ട്രോണ് വോള്ട്ട്സ്) ആയിരുന്ന എല്.എച്ച്.സി.യുടെ ശേഷിയെങ്കില്, ഇപ്പോള് വീണ്ടും പ്രവര്ത്തനമാരംഭിക്കുമ്പോള് അത് 13 TeV ആയിരിക്കുന്നു. മുമ്പത്തെക്കാള് 60 ശതമാനം കൂടുതല് ശക്തിയോടെയാണ് കണികകള് കൂട്ടിയിടിക്കുക. ഒരു കണികാത്വരകം ഇത്ര വലിയ ഊര്ജനില കൈവരിക്കുന്നത് ചരിത്രത്തില് ആദ്യമായാണ്.
എതിര്ദിശയില് സഞ്ചരിക്കുന്ന കണികാധാരകളുടെ തീവ്രതയും ( luminosity) രണ്ടാംഘട്ടത്തില് വര്ധിക്കും. ഇതിനര്ഥം ഒരോ സെക്കന്ഡിലും സംഭവിക്കുന്ന കണികാകൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം വന്തോതില് വര്ധിക്കുമെന്നാണ്. മുമ്പ് സെക്കന്ഡില് 36 കോടി കണികാകൂട്ടിയിടികള് നടന്നിടത്ത്, ഇനി സെക്കന്ഡില് 70 കോടി കൂട്ടിയിടികളാകും സംഭവിക്കുക.
ഇതിന്റെ ഫലമായി, പുതിയ കണങ്ങളും പ്രതിഭാസങ്ങളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിനൊപ്പം കൂടുതല് ഡേറ്റയും എല്.എച്ച്.സിയില് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും. സ്വാഭാവികമായും ഡേറ്റാവിശകലനത്തിനുള്ള സംവിധാനങ്ങളും വിപുലമാക്കേണ്ടിവരും.
പുതുക്കിയ എല്.എച്ച്.സിയുടെ പ്രവര്ത്തനശേഷി കാര്യമായി വര്ധിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, രണ്ടാംഘട്ടം പ്രവര്ത്തനം തുടങ്ങിയ ഉടന് ഇത്ര ഉയര്ന്ന ഊര്ജനിലയിലുള്ള പരീക്ഷണം പ്രതീക്ഷിക്കേണ്ടെന്ന് 'സേണ്' അധികൃതര് പറയുന്നു. തുടക്കത്തില് എല്.എച്ച്.സിയിലൂടെ കണികാധാരകള് കടത്തിവിട്ട് നോക്കുകയാണ് ചെയ്യുക. കൂട്ടിയിടികള് ആരംഭിക്കുക രണ്ടുമാസമെങ്കിലും കഴിഞ്ഞായിരിക്കുമെന്ന് ഹുയര് അറിയിച്ചു.
തീവ്രത വര്ധിച്ചതിനാല് കണികാധാരകള് അത്യുന്നത താപനിലയിലായിരിക്കും. 'അത്തരത്തില് ശക്തിയേറിയ കണകാധാര കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് ശ്രദ്ധാപൂര്വ്വമായിരിക്കണം. കാരണം, ഓരോ കണികാധാരയ്ക്കും 500 കിലോഗ്രാം ചെമ്പ് ഉരുക്കാനുള്ളത്ര ശക്തിയും താപനിലയുമുണ്ടായിരിക്കും. രണ്ട് കണികാധാരകളും ഒരുമിച്ചായാല് ഒരു ടണ് ചെമ്പുരുകും' - ഹുയര് പറഞ്ഞു.
'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലി'നപ്പുറത്തേക്ക്
വര്ധിതശക്തിയോടെ എല്.എച്ച്.സി. വീണ്ടും പ്രവര്ത്തിച്ചു തുടങ്ങുമ്പോള്, ഗവേഷകരുടെ ആദ്യ ശ്രദ്ധ ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളെ കൂടുതല് കൃത്യതയോടെ നിരീക്ഷിക്കുകയും പഠിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാകും.
പ്രപഞ്ചസാരം സംബന്ധിച്ച് 1970 കളില് നിലവില്വന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജായ 'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലി'ന്റെ ( Standard Model ) വന്വിജയമായാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തല് വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്.
പ്രപഞ്ചത്തില് മൗലികതലത്തില് പദാര്ഥവും ബലങ്ങളും എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെടുകയും പരസ്പരം ഇടപഴകുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നു വിശദീകരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തമാണ് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല്. 12 പദാര്ഥകണങ്ങളും നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങളുമാണ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കമെന്ന സങ്കല്പ്പമാണ് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് മുന്നോട്ടു വെയ്ക്കുന്നത്.
ഗുരുത്വബലം, വൈദ്യുതകാന്തികബലം, അതിബലം ( Strong force), ക്ഷീണബലം ( weak force ) എന്നിവയാണ് നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങള്. ഇതില് ഗുരുത്വബലം സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിന്റെ പരിധിയില് വരുന്നില്ല. സൂക്ഷ്മപ്രപഞ്ചത്തെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ക്വാണ്ടംഭൗതികത്തെയും, സ്ഥൂലപ്രപഞ്ചത്തെ വിശദീകരിക്കുന്ന ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെയും ഏകീകരിച്ച് ഒരേ കുടക്കീഴില് കൊണ്ടുവരാന് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് കഴിയാത്തതാണ്, ഗുരുത്വബലം ഇപ്പോഴും കളത്തിന് പുറത്തുനില്ക്കാന് കാരണം.
മാത്രമല്ല, ഗാലക്സികളെ നിലനിര്ത്തുന്ന തമോദ്രവ്യ (Dark Matter) മെന്ന നിഗൂഢപദാര്ഥത്തെ സംബന്ധിച്ചും സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് നിശബ്ദമാണ്. ശ്യാമദ്രവ്യത്തെ വിശദീകരിക്കാന് 'സൂപ്പര്സിമട്രി' ( supersymmetry ) എന്നൊരു സൈദ്ധാന്തിക സാധ്യതയാണ് ഗവേഷകര് മുന്നോട്ടുവെയ്ക്കുന്നത്.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിന്റെ കുറവുകള് പരിഹരിക്കാന് പാകത്തിലുള്ള വിപുലീകരണമായാണ് സുപ്പര്സിമട്രി കടന്നുവരുന്നത് (SUSY എന്നിതിനെ ഓമനപ്പേരിട്ട് വിളിക്കാറുണ്ട്). സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലില് ഉള്പ്പെടുന്ന ഓരോ കണത്തിനും, ഇനിയും കണ്ടെത്താത്ത ഒരോ 'സൂപ്പര്പങ്കാളി' ( superpartner ) ഉണ്ടെന്ന് ഈ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഇലക്ട്രോണിന് 'സിലക്ട്രോണ്' ( selectron ),ഫോട്ടോണിന് 'ഫോട്ടിനോ' ( photino ) എന്നിങ്ങനെ.
സൂപ്പര്സിമട്രി പ്രകാരം 'ന്യൂട്രാലിനോകള്' ( Neutralinos ) എന്ന സൂപ്പര്സിമട്രിക് കണങ്ങളാലാണ് ശ്യാമദ്രവ്യം രൂപപ്പെടുന്നത്. കൂടുതല് ശക്തിയോടെ എല്.എച്ച്.സിയില് കണികാപരീക്ഷണം നടക്കുമ്പോള് ന്യൂട്രാലിനോകള് കണ്ടെത്താനായാല്, അത് വന്മുന്നേറ്റമാകും. സൂപ്പര്സിമട്രി സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിജയം മാത്രമാകില്ല അത്. സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിനപ്പുറത്തേക്ക് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് ചുവടുവെയ്ക്കാന് അവസരമൊരുക്കുകയാകും അത്.
സൂപ്പര്സിമട്രി ശരിയെന്ന് എല്.എച്ച്.സിയിലെ പരീക്ഷണത്തില് തെളിഞ്ഞാല്, ഭൗതികശാസ്ത്രം മറ്റൊരു വിപ്ലവത്തിനാകും സാക്ഷിയാവുക. എന്തുകൊണ്ട്, പദാര്ഥ കണങ്ങള്ക്ക് ദ്രവ്യമാനം നല്കുന്ന ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളുടെ ദ്രവ്യമാനം ഇത്ര കുറഞ്ഞ നിലയില് കാണപ്പെടുന്നു, ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ രഹസ്യം - ഇതൊക്കെ അനാവരണം ചെയ്യപ്പെടും.
പുതിയ ഡൈമന്ഷനുകള്?
സൂപ്പര്സിമട്രിയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നവര് മാത്രമല്ല, മറ്റൊരു കൂട്ടരും എല്.എച്ച്.സിയില് കൂടുതല് ശക്തിയില് നടക്കുന്ന കണികാപരീക്ഷണം പ്രതീക്ഷയോടെ കാക്കുന്നുണ്ട്. ഭൗതികശാസ്ത്രലോകത്ത് ഒരു തെളിവും ഇതുവരെ ലഭിക്കാത്ത സ്ട്രിങ് തിയറിയുടെ വക്താക്കളാണവര്.
നിത്യജീവിതത്തില് നമ്മള് മൂന്ന് ഡൈമന്ഷനുകളുടെ സ്വാധീനമേ നേരിട്ട് അനുഭവിക്കാറുള്ളു നീളം, വീതി, പൊക്കം എന്നിവയുടെ. സ്ഥലകാലം (space-time) എന്നൊരു ഡൈമന്ഷന്കൂടി ഉണ്ടെന്ന് ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം നമുക്ക് മനസിലാക്കിത്തരുന്നു.
എന്നാല്, വേറെ ഏഴ് ഡൈമന്ഷനുകള്ക്കൂടി ഉണ്ടെന്നാണ് സ്ട്രിങ് തിയറി പറയുന്നത്. ആ അധിക ഡൈമന്ഷനുകള് എങ്ങനയോ മനുഷ്യന് ഇന്ദ്രിയഗോചരമാകുന്നില്ല എന്നേയുള്ളുവത്രേ. അവയെല്ലാം നമുക്ക് ചുറ്റും തന്നെയുണ്ട്. പക്ഷേ, അവയുടെ സാന്നിധ്യം നമ്മള് അറിയുന്നില്ലെന്ന് സ്ട്രിങ് തിയറി പറയുന്നു.
സ്ട്രിങ് തിയറി അനുസരിച്ച് പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് കണങ്ങള് കൊണ്ടല്ല, നിരന്തരം കമ്പനം ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മ തന്ത്രികള് കൊണ്ടാണ്. ആ തന്ത്രികള്ക്കുണ്ടാകുന്ന വ്യത്യസ്ത കമ്പനങ്ങളാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ വ്യത്യസ്ത സംഗതികള്ക്ക് നിദാനം.
ഗുരുത്വാകര്ഷണബലം അടിസ്ഥാനബലങ്ങളില് ഏറ്റവും ദുര്ബലമായിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടെന്ന ചോദ്യത്തിന് സ്ട്രിങ്തിയറിയില് മറുപടിയുണ്ട്. സ്പേസില് മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന മറ്റ് ഡൈമന്ഷനുകള്കൂടി ഗുരുത്വാകര്ഷണബലത്തെ പങ്കുവെയ്ക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ്, നമുക്ക് ആ ബലം വളരെ ദുര്ബലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നത്.
കണികാപരീക്ഷണത്തില് ഇതുവരെ കാണപ്പെടാത്ത ഡൈമന്ഷനുകള് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുമെന്നാണ് സ്ട്രിങ് തിയറിക്കാരുടെ പ്രതീക്ഷ. പരീക്ഷണവേളയില് അകാരണമായി പെട്ടന്നൊരു കണം അപ്രത്യക്ഷമാവുകയോ, പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയോ ചെയ്താല് അത് രഹസ്യഡൈമന്ഷനുകള് ഉള്ളതിന് തെളിവായി കാണാം എന്നവര് കരുതുന്നു.
സൂപ്പര്സിമട്രി കണ്ടെത്തിയാല്, അത് സ്ട്രിങ് തിയറിയിലേക്കുള്ള ഒരു പാതയൊരുക്കലാകും. കാരണം സ്ട്രിങ് തിയറി സാധ്യമാകണമെങ്കില് സൂപ്പര്സിമട്രിയുടെ ചില വകഭേദങ്ങള് ഉണ്ടായേ തീരൂ.
സൂപ്പര്സിമട്രിയും അധിക ഡൈമന്ഷനുകളും കണ്ടെത്താനായാല് സ്ട്രീങ് തിയറിക്ക് സാധൂകരണത്തിന് വഴിതെളിയും. അതുവഴി, പ്രപഞ്ചത്തിലെ നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങളെയും ഒരു കുടക്കീഴില് കൊണ്ടുവരാനും, നിലവിലെ പ്രതിസന്ധി മറികടക്കാനും സാധിക്കും. ഒരു ഏകീകൃതസിദ്ധാന്തം എന്ന ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ ഏറെ നാളായുള്ള സ്വപ്നം സഫലമാകാന് സ്ട്രിങ് തിയറി വഴിതുറക്കും.
മനുഷ്യചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ പരീക്ഷണം രണ്ടാംഘട്ടത്തിലേക്ക് കടക്കുകയാണെങ്കിലും, ആകാംക്ഷയ്ക്കോ പ്രതീക്ഷകള്ക്കോ തെല്ലും കുറവില്ലെന്ന് സാരം.
(അവലംബം: 1. The Edge of Reason (2010), by Anil Ananthaswamy; 2. Massive: The Hunt for the God Particle (2010), by Ian Sample; 3. Collider: The Search for the World's Smallest Particles (2009) by Paul Halpern; 4. 'പ്രപഞ്ചസാരം തേടി ഒരു മഹാസംരംഭം' (2008), കുറിഞ്ഞി ഓണ്ലൈന്; 5. സേണിന്റെ വാര്ത്താക്കുറിപ്പ്)
by ജോസഫ് ആന്റണി
(മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനില് 2015 മാര്ച്ച് 23 ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേഖനം. ലിങ്ക് : http://goo.gl/247BOf)
ലോകത്തെ ഏറ്റവും ശക്തിയേറിയ യന്ത്രം കൂടുതല് കരുത്തോടെ വീണ്ടും പ്രവര്ത്തിക്കാന് തുടങ്ങുമ്പോള് എന്താണ് ശാസ്ത്രലോകം പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ഇതുവരെ ആരും നിരീക്ഷിക്കാത്ത കണങ്ങളോ? സ്ഥലകാലങ്ങളില്നിന്ന് ഭിന്നമായ പുതിയ ഡൈമന്ഷനുകളോ? അതോ, പുതിയ പ്രപഞ്ചസിദ്ധാന്തങ്ങളോ? അത്യന്തം ആകാംക്ഷയിലാണ് ശാസ്ത്രലോകം.
2008 ലാണ് ജനീവയില് സ്വിസ്സ്-ഫ്രാന്സ് അതിര്ത്തിയില് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള ലാര്ജ് ഹാഡ്രോണ് കൊളൈഡറിന്റെ ( LHC ) പ്രവര്ത്തനം ആരംഭിച്ചത്. നവീകരണത്തിനായി 2013 ആദ്യം നിര്ത്തിവെച്ച എല്.എച്ച്.സിയുടെ പ്രവര്ത്തനം ഈ മാര്ച്ച് അവസാനത്തോടെ പുനരാരംഭിക്കുമെന്നാണ്, പദ്ധതിക്ക് മേല്നോട്ടം വഹിക്കുന്ന യൂറോപ്യന് കണികാപരീക്ഷണശാലയായ 'സേണ്' ( CERN ) അറിയിച്ചിട്ടുള്ളത്.
ഭൂമിക്കടിയില് സ്ഥാപിച്ചിട്ടുള്ള എല്.എച്ച്.സിക്ക് 27 കിലോമീറ്റര് ചുറ്റളവുണ്ട്. അത്രയും നീളമുള്ള ടണലിലൂടെ എതിര്ദിശയില് ഏതാണ്ട് പ്രകാശവേഗത്തില് സഞ്ചരിക്കുന്ന പ്രോട്ടോണ് ധാരകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചു ചിതറിച്ച്, അതില്നിന്ന് പുറത്തു വരുന്നതെന്തൊക്കെയെന്ന് മനസിലാക്കുകയാണ് കണികാപരീക്ഷണത്തില് ചെയ്യുന്നത്.
ഏതാണ്ട് 43,000 കോടി രൂപ ചെലവിട്ട് പത്തുവര്ഷംകൊണ്ട് നിര്മിച്ച കണികാത്വരക (particle accelerator) മാണ് എല്.എച്ച്.സി. ഇന്ത്യയുള്പ്പടെ 113 രാജ്യങ്ങളില്നിന്നായി പതിനായിരത്തോളം ശാസ്ത്രജ്ഞര് എല്.എച്ച്.സിയിലെ കണികാപരീക്ഷണത്തില് സഹകരിക്കുന്നു.
എല്.എച്ച്.സിയുടെ ആദ്യഘട്ടത്തില് വമ്പനൊരു ഇര കുടുങ്ങിയിരുന്നു-'ദൈവകണം' എന്ന വിളിപ്പേരുള്ള ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ്. 2012 ലാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ സാന്നിധ്യം കണികാപരീക്ഷണത്തില് സ്ഥിരീകരിച്ചത്. പ്രപഞ്ചത്തില് പദാര്ഥകണങ്ങള്ക്ക് ദ്രവ്യമാനം (പിണ്ഡം) നല്കുന്ന ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തല്, കഴിഞ്ഞ അരനൂറ്റാണ്ടിനിടെ ഭൗതികശാസ്ത്രരംഗത്തുണ്ടായ ഏറ്റവും പ്രധാന മുന്നേറ്റമായി വിലയിരുത്തപ്പെടുന്നു.
ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണ് ( Higgs boson ) കണ്ടെത്തുക എന്നത് മുഖ്യലക്ഷ്യങ്ങളിലൊന്നായിരുന്നു എങ്കിലും, ആധുനിക ഭൗതികശാസ്ത്രം നേരിടുന്ന മറ്റ് പല സമസ്യകള്ക്കും ഉത്തരം കണ്ടെത്താന് ലക്ഷ്യമിട്ടാണ് എല്.എച്ച്.സി. രൂപകല്പ്പന ചെയ്തിട്ടുള്ളത്.
അത്യുന്നത ഊര്ജനിലയില് പ്രോട്ടോണുകള് കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്, ഊര്ജവും പദാര്ഥവും കൂടിക്കുഴഞ്ഞ ആദിമ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചെറിയൊരു രൂപം പരീക്ഷണശാലയില് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും. മഹാവിസ്ഫോടനം (Big Bang) വഴി പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ട ആദ്യനിമിഷങ്ങളുടെ ചെറിയൊരു പതിപ്പാണത്. എന്തുകൊണ്ട് പ്രപഞ്ചം ഇന്നത്തെ നിലയില് കാണപ്പെടുന്നു എന്നറിയണമെങ്കില് ഈ ദിശയിലുള്ള അന്വേഷണം കൂടിയേ തീരൂ.
ചെമ്പുരുക്കുന്ന ശക്തി
ശരിക്കുപറഞ്ഞാല്, രണ്ടുവര്ഷംമുമ്പ് അടച്ചിട്ട എല്.എച്ച്.സിയല്ല ഇപ്പോള് പ്രവര്ത്തനം ആരംഭിക്കുന്നത്. അടിമുടി പരിഷ്ക്കരിച്ച് ആ യന്ത്രത്തെ ഏതാണ്ട് ഇരട്ടി ശേഷിയുള്ളതാക്കി മാറ്റിയിരിക്കുന്നു.
'ഫലത്തില് ഇതിപ്പോള് പുതിയ യന്ത്രമാണ്'-സേണ് ഡയറക്ടര് ജനറല് റോള്ഫ് ഹുയര് കഴിഞ്ഞയാഴ്ച വാര്ത്താസമ്മേളത്തില് പറയുകയുണ്ടായി. 'അടച്ചിട്ടിരുന്ന സമയത്ത് യന്ത്രത്തിന്റെ ഓരോ 20 മീറ്റര് ഇടവിട്ട് ഞങ്ങള് തുറക്കുകയുണ്ടായി'.
ബാഹ്യപ്രപഞ്ചത്തില്പോലും കാണാത്തത്ര താഴ്ന്ന താപനിലയില്, മൈനസ് 273 ഡിഗ്രി സെല്സിയസില്, സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന ഏതാണ്ട് പതിനായിരത്തോളം അതിചാലക വൈദ്യുതകാന്തങ്ങളാണ് 27 കിലോമീറ്റര് നീളമുള്ള എല്.എച്ച്.സി.ടണലിലൂടെ പ്രോട്ടോണ് ധാരകളെ കൃത്യമായ ദിശയില് ചലിപ്പിക്കുന്നത്. 'അതിശീതാവസ്ഥയിലുള്ള പതിനായിരത്തോളം കാന്തങ്ങളിലെയും കണക്ഷനുകള് പരിശോധിച്ച് പരിഷ്ക്കരിച്ചു' - ഹുയര് അറിയിച്ചു.
2013 ല് അടച്ചിടുമ്പോള് 8 TeV (ടെട്രാ ഇലക്ട്രോണ് വോള്ട്ട്സ്) ആയിരുന്ന എല്.എച്ച്.സി.യുടെ ശേഷിയെങ്കില്, ഇപ്പോള് വീണ്ടും പ്രവര്ത്തനമാരംഭിക്കുമ്പോള് അത് 13 TeV ആയിരിക്കുന്നു. മുമ്പത്തെക്കാള് 60 ശതമാനം കൂടുതല് ശക്തിയോടെയാണ് കണികകള് കൂട്ടിയിടിക്കുക. ഒരു കണികാത്വരകം ഇത്ര വലിയ ഊര്ജനില കൈവരിക്കുന്നത് ചരിത്രത്തില് ആദ്യമായാണ്.
എതിര്ദിശയില് സഞ്ചരിക്കുന്ന കണികാധാരകളുടെ തീവ്രതയും ( luminosity) രണ്ടാംഘട്ടത്തില് വര്ധിക്കും. ഇതിനര്ഥം ഒരോ സെക്കന്ഡിലും സംഭവിക്കുന്ന കണികാകൂട്ടിയിടികളുടെ എണ്ണം വന്തോതില് വര്ധിക്കുമെന്നാണ്. മുമ്പ് സെക്കന്ഡില് 36 കോടി കണികാകൂട്ടിയിടികള് നടന്നിടത്ത്, ഇനി സെക്കന്ഡില് 70 കോടി കൂട്ടിയിടികളാകും സംഭവിക്കുക.
ഇതിന്റെ ഫലമായി, പുതിയ കണങ്ങളും പ്രതിഭാസങ്ങളും പ്രത്യക്ഷപ്പെടുന്നതിനൊപ്പം കൂടുതല് ഡേറ്റയും എല്.എച്ച്.സിയില് സൃഷ്ടിക്കപ്പെടും. സ്വാഭാവികമായും ഡേറ്റാവിശകലനത്തിനുള്ള സംവിധാനങ്ങളും വിപുലമാക്കേണ്ടിവരും.
പുതുക്കിയ എല്.എച്ച്.സിയുടെ പ്രവര്ത്തനശേഷി കാര്യമായി വര്ധിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, രണ്ടാംഘട്ടം പ്രവര്ത്തനം തുടങ്ങിയ ഉടന് ഇത്ര ഉയര്ന്ന ഊര്ജനിലയിലുള്ള പരീക്ഷണം പ്രതീക്ഷിക്കേണ്ടെന്ന് 'സേണ്' അധികൃതര് പറയുന്നു. തുടക്കത്തില് എല്.എച്ച്.സിയിലൂടെ കണികാധാരകള് കടത്തിവിട്ട് നോക്കുകയാണ് ചെയ്യുക. കൂട്ടിയിടികള് ആരംഭിക്കുക രണ്ടുമാസമെങ്കിലും കഴിഞ്ഞായിരിക്കുമെന്ന് ഹുയര് അറിയിച്ചു.
തീവ്രത വര്ധിച്ചതിനാല് കണികാധാരകള് അത്യുന്നത താപനിലയിലായിരിക്കും. 'അത്തരത്തില് ശക്തിയേറിയ കണകാധാര കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നത് ശ്രദ്ധാപൂര്വ്വമായിരിക്കണം. കാരണം, ഓരോ കണികാധാരയ്ക്കും 500 കിലോഗ്രാം ചെമ്പ് ഉരുക്കാനുള്ളത്ര ശക്തിയും താപനിലയുമുണ്ടായിരിക്കും. രണ്ട് കണികാധാരകളും ഒരുമിച്ചായാല് ഒരു ടണ് ചെമ്പുരുകും' - ഹുയര് പറഞ്ഞു.
'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലി'നപ്പുറത്തേക്ക്
വര്ധിതശക്തിയോടെ എല്.എച്ച്.സി. വീണ്ടും പ്രവര്ത്തിച്ചു തുടങ്ങുമ്പോള്, ഗവേഷകരുടെ ആദ്യ ശ്രദ്ധ ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളെ കൂടുതല് കൃത്യതയോടെ നിരീക്ഷിക്കുകയും പഠിക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാകും.
പ്രപഞ്ചസാരം സംബന്ധിച്ച് 1970 കളില് നിലവില്വന്ന സൈദ്ധാന്തിക പാക്കേജായ 'സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലി'ന്റെ ( Standard Model ) വന്വിജയമായാണ് ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തല് വിശേഷിപ്പിക്കപ്പെടുന്നത്.
പ്രപഞ്ചത്തില് മൗലികതലത്തില് പദാര്ഥവും ബലങ്ങളും എങ്ങനെ ബന്ധപ്പെടുകയും പരസ്പരം ഇടപഴകുകയും ചെയ്യുന്നു എന്നു വിശദീകരിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തമാണ് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല്. 12 പദാര്ഥകണങ്ങളും നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങളുമാണ് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉള്ളടക്കമെന്ന സങ്കല്പ്പമാണ് സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് മുന്നോട്ടു വെയ്ക്കുന്നത്.
ഗുരുത്വബലം, വൈദ്യുതകാന്തികബലം, അതിബലം ( Strong force), ക്ഷീണബലം ( weak force ) എന്നിവയാണ് നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങള്. ഇതില് ഗുരുത്വബലം സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിന്റെ പരിധിയില് വരുന്നില്ല. സൂക്ഷ്മപ്രപഞ്ചത്തെ കൈകാര്യം ചെയ്യുന്ന ക്വാണ്ടംഭൗതികത്തെയും, സ്ഥൂലപ്രപഞ്ചത്തെ വിശദീകരിക്കുന്ന ഐന്സ്റ്റൈന്റെ സാമാന്യ ആപേക്ഷികതാ സിദ്ധാന്തത്തെയും ഏകീകരിച്ച് ഒരേ കുടക്കീഴില് കൊണ്ടുവരാന് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് കഴിയാത്തതാണ്, ഗുരുത്വബലം ഇപ്പോഴും കളത്തിന് പുറത്തുനില്ക്കാന് കാരണം.
മാത്രമല്ല, ഗാലക്സികളെ നിലനിര്ത്തുന്ന തമോദ്രവ്യ (Dark Matter) മെന്ന നിഗൂഢപദാര്ഥത്തെ സംബന്ധിച്ചും സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡല് നിശബ്ദമാണ്. ശ്യാമദ്രവ്യത്തെ വിശദീകരിക്കാന് 'സൂപ്പര്സിമട്രി' ( supersymmetry ) എന്നൊരു സൈദ്ധാന്തിക സാധ്യതയാണ് ഗവേഷകര് മുന്നോട്ടുവെയ്ക്കുന്നത്.
സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിന്റെ കുറവുകള് പരിഹരിക്കാന് പാകത്തിലുള്ള വിപുലീകരണമായാണ് സുപ്പര്സിമട്രി കടന്നുവരുന്നത് (SUSY എന്നിതിനെ ഓമനപ്പേരിട്ട് വിളിക്കാറുണ്ട്). സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലില് ഉള്പ്പെടുന്ന ഓരോ കണത്തിനും, ഇനിയും കണ്ടെത്താത്ത ഒരോ 'സൂപ്പര്പങ്കാളി' ( superpartner ) ഉണ്ടെന്ന് ഈ സിദ്ധാന്തം പറയുന്നു. ഇലക്ട്രോണിന് 'സിലക്ട്രോണ്' ( selectron ),ഫോട്ടോണിന് 'ഫോട്ടിനോ' ( photino ) എന്നിങ്ങനെ.
സൂപ്പര്സിമട്രി പ്രകാരം 'ന്യൂട്രാലിനോകള്' ( Neutralinos ) എന്ന സൂപ്പര്സിമട്രിക് കണങ്ങളാലാണ് ശ്യാമദ്രവ്യം രൂപപ്പെടുന്നത്. കൂടുതല് ശക്തിയോടെ എല്.എച്ച്.സിയില് കണികാപരീക്ഷണം നടക്കുമ്പോള് ന്യൂട്രാലിനോകള് കണ്ടെത്താനായാല്, അത് വന്മുന്നേറ്റമാകും. സൂപ്പര്സിമട്രി സിദ്ധാന്തത്തിന്റെ വിജയം മാത്രമാകില്ല അത്. സ്റ്റാന്ഡേര്ഡ് മോഡലിനപ്പുറത്തേക്ക് ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിന് ചുവടുവെയ്ക്കാന് അവസരമൊരുക്കുകയാകും അത്.
സൂപ്പര്സിമട്രി ശരിയെന്ന് എല്.എച്ച്.സിയിലെ പരീക്ഷണത്തില് തെളിഞ്ഞാല്, ഭൗതികശാസ്ത്രം മറ്റൊരു വിപ്ലവത്തിനാകും സാക്ഷിയാവുക. എന്തുകൊണ്ട്, പദാര്ഥ കണങ്ങള്ക്ക് ദ്രവ്യമാനം നല്കുന്ന ഹിഗ്ഗ്സ് ബോസോണുകളുടെ ദ്രവ്യമാനം ഇത്ര കുറഞ്ഞ നിലയില് കാണപ്പെടുന്നു, ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെ രഹസ്യം - ഇതൊക്കെ അനാവരണം ചെയ്യപ്പെടും.
പുതിയ ഡൈമന്ഷനുകള്?
സൂപ്പര്സിമട്രിയെ പിന്തുണയ്ക്കുന്നവര് മാത്രമല്ല, മറ്റൊരു കൂട്ടരും എല്.എച്ച്.സിയില് കൂടുതല് ശക്തിയില് നടക്കുന്ന കണികാപരീക്ഷണം പ്രതീക്ഷയോടെ കാക്കുന്നുണ്ട്. ഭൗതികശാസ്ത്രലോകത്ത് ഒരു തെളിവും ഇതുവരെ ലഭിക്കാത്ത സ്ട്രിങ് തിയറിയുടെ വക്താക്കളാണവര്.
നിത്യജീവിതത്തില് നമ്മള് മൂന്ന് ഡൈമന്ഷനുകളുടെ സ്വാധീനമേ നേരിട്ട് അനുഭവിക്കാറുള്ളു നീളം, വീതി, പൊക്കം എന്നിവയുടെ. സ്ഥലകാലം (space-time) എന്നൊരു ഡൈമന്ഷന്കൂടി ഉണ്ടെന്ന് ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തം നമുക്ക് മനസിലാക്കിത്തരുന്നു.
എന്നാല്, വേറെ ഏഴ് ഡൈമന്ഷനുകള്ക്കൂടി ഉണ്ടെന്നാണ് സ്ട്രിങ് തിയറി പറയുന്നത്. ആ അധിക ഡൈമന്ഷനുകള് എങ്ങനയോ മനുഷ്യന് ഇന്ദ്രിയഗോചരമാകുന്നില്ല എന്നേയുള്ളുവത്രേ. അവയെല്ലാം നമുക്ക് ചുറ്റും തന്നെയുണ്ട്. പക്ഷേ, അവയുടെ സാന്നിധ്യം നമ്മള് അറിയുന്നില്ലെന്ന് സ്ട്രിങ് തിയറി പറയുന്നു.
സ്ട്രിങ് തിയറി അനുസരിച്ച് പ്രപഞ്ചം സൃഷ്ടിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് കണങ്ങള് കൊണ്ടല്ല, നിരന്തരം കമ്പനം ചെയ്തുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന സൂക്ഷ്മ തന്ത്രികള് കൊണ്ടാണ്. ആ തന്ത്രികള്ക്കുണ്ടാകുന്ന വ്യത്യസ്ത കമ്പനങ്ങളാണ് പ്രപഞ്ചത്തിലെ വ്യത്യസ്ത സംഗതികള്ക്ക് നിദാനം.
ഗുരുത്വാകര്ഷണബലം അടിസ്ഥാനബലങ്ങളില് ഏറ്റവും ദുര്ബലമായിരിക്കുന്നത് എന്തുകൊണ്ടെന്ന ചോദ്യത്തിന് സ്ട്രിങ്തിയറിയില് മറുപടിയുണ്ട്. സ്പേസില് മറഞ്ഞിരിക്കുന്ന മറ്റ് ഡൈമന്ഷനുകള്കൂടി ഗുരുത്വാകര്ഷണബലത്തെ പങ്കുവെയ്ക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ്, നമുക്ക് ആ ബലം വളരെ ദുര്ബലമായി അനുഭവപ്പെടുന്നത്.
കണികാപരീക്ഷണത്തില് ഇതുവരെ കാണപ്പെടാത്ത ഡൈമന്ഷനുകള് പ്രത്യക്ഷപ്പെടുമെന്നാണ് സ്ട്രിങ് തിയറിക്കാരുടെ പ്രതീക്ഷ. പരീക്ഷണവേളയില് അകാരണമായി പെട്ടന്നൊരു കണം അപ്രത്യക്ഷമാവുകയോ, പ്രത്യക്ഷപ്പെടുകയോ ചെയ്താല് അത് രഹസ്യഡൈമന്ഷനുകള് ഉള്ളതിന് തെളിവായി കാണാം എന്നവര് കരുതുന്നു.
സൂപ്പര്സിമട്രി കണ്ടെത്തിയാല്, അത് സ്ട്രിങ് തിയറിയിലേക്കുള്ള ഒരു പാതയൊരുക്കലാകും. കാരണം സ്ട്രിങ് തിയറി സാധ്യമാകണമെങ്കില് സൂപ്പര്സിമട്രിയുടെ ചില വകഭേദങ്ങള് ഉണ്ടായേ തീരൂ.
സൂപ്പര്സിമട്രിയും അധിക ഡൈമന്ഷനുകളും കണ്ടെത്താനായാല് സ്ട്രീങ് തിയറിക്ക് സാധൂകരണത്തിന് വഴിതെളിയും. അതുവഴി, പ്രപഞ്ചത്തിലെ നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങളെയും ഒരു കുടക്കീഴില് കൊണ്ടുവരാനും, നിലവിലെ പ്രതിസന്ധി മറികടക്കാനും സാധിക്കും. ഒരു ഏകീകൃതസിദ്ധാന്തം എന്ന ശാസ്ത്രലോകത്തിന്റെ ഏറെ നാളായുള്ള സ്വപ്നം സഫലമാകാന് സ്ട്രിങ് തിയറി വഴിതുറക്കും.
മനുഷ്യചരിത്രത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ പരീക്ഷണം രണ്ടാംഘട്ടത്തിലേക്ക് കടക്കുകയാണെങ്കിലും, ആകാംക്ഷയ്ക്കോ പ്രതീക്ഷകള്ക്കോ തെല്ലും കുറവില്ലെന്ന് സാരം.
(അവലംബം: 1. The Edge of Reason (2010), by Anil Ananthaswamy; 2. Massive: The Hunt for the God Particle (2010), by Ian Sample; 3. Collider: The Search for the World's Smallest Particles (2009) by Paul Halpern; 4. 'പ്രപഞ്ചസാരം തേടി ഒരു മഹാസംരംഭം' (2008), കുറിഞ്ഞി ഓണ്ലൈന്; 5. സേണിന്റെ വാര്ത്താക്കുറിപ്പ്)
by ജോസഫ് ആന്റണി
(മാതൃഭൂമി ഓണ്ലൈനില് 2015 മാര്ച്ച് 23 ന് പ്രസിദ്ധീകരിച്ച ലേഖനം. ലിങ്ക് : http://goo.gl/247BOf)
