Nov 22, 2021 • 6M

O.OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO1 ഗ്രാം അത്ര ചെറിയ ഭാരമൊന്നുമല്ല;പ്രപഞ്ച കാരണമോ?

O.OOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOOO1 ഗ്രാം അത്ര ചെറിയ ഭാരമൊന്നുമല്ല; ഒരുപക്ഷേ അത് പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ കാരണമായേക്കാം

4
2
 
1.0×
0:00
-5:55
Open in playerListen on);
Episode details
2 comments

സേണിലെ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ നടത്തിയ കണികാപരീക്ഷണത്തില്‍ ഓക്‌സഫഡ് യൂണിവേഴ്‌സിറ്റിയിലെ ഫിസിസിസ്റ്റുകള്‍ പുതിയൊരു സബ്-ആറ്റമിക കണികയെ കണ്ടെത്തി. ദ്രവ്യത്തിനും (Matter) പ്രതിദ്രവ്യത്തിനും (Antimatter) ഇടയില്‍ ചാഞ്ചാടിക്കൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഈ അസ്ഥിര കണികയ്ക്ക് ആദിമ പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ദ്രവ്യം രൂപീകരിക്കപ്പെട്ടതുമായി സംബന്ധിച്ച് നിലനില്‍ക്കുന്ന ദുരൂഹതയ്ക്ക് മറുപടി നല്‍കാന്‍ കഴിയുമെന്നാണ് കരുതുന്നത്.

സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ ഓഫ് പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ഫിസിക്‌സ് അനുസരിച്ച് ബിഗ് ബാംഗിനേത്തുടര്‍ന്നുണ്ടായ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആദ്യ നിമിഷങ്ങളില്‍ ദ്രവ്യ-പ്രതിദ്രവ്യ രൂപീകരണം തുല്യ അളവിലായിരുന്നു. ദ്രവ്യവും പ്രതിദ്രവ്യവും പരസ്പരം നിഗ്രഹിച്ച് (Annihilation) ഊര്‍ജമാവുകയും ഊര്‍ജം വീണ്ടും ദ്രവ്യ- പ്രതിദ്രവ്യങ്ങളാവുകയും ചെയ്തുകൊണ്ടിരുന്നു. അങ്ങനെയാകുമ്പോള്‍ പ്രപഞ്ചം ശൂന്യമായിരിക്കും. വാതക പടലങ്ങളും ഗാലക്‌സികളും നക്ഷത്രങ്ങളും ഗ്രഹ കുടുംബങ്ങളും ജീവനുമൊന്നും രൂപീകരിക്കപ്പെടില്ല. എന്നാല്‍ കാര്യങ്ങള്‍ അങ്ങനെയല്ല സംഭവിച്ചത്. പ്രപഞ്ചം ദ്രവ്യാധിപത്യത്തിന് കീഴിലാവുകയും ഇന്ന് കാണുന്ന അവസ്ഥയിലെത്തുകയും ചെയ്തു. എന്നാല്‍ എന്തുകൊണ്ടാണ് പ്രതിദ്രവ്യത്തെ മറികടന്ന് ദ്രവ്യം ആധിപത്യം നേടിയത് എന്നതിന് തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ കണികാ ഭാതികത്തിന് ഇതുവരെ കഴിഞ്ഞിട്ടില്ല. ഈ പരിമിതി മറികടക്കാനൊരുങ്ങുകയാണ് പുതിയ കണ്ടുപിടുത്തം വഴി ഫിസിസിസ്റ്റുകള്‍.


ഈ കണികകള്‍ ദ്രവ്യത്തിനും പ്രതിദ്രവ്യത്തിനുമിടയില്‍ ചാഞ്ചാടിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഇത്തരം കണികകളുടെ ക്ലബ്ബിലേക്കാണ് പുതിയൊരു അതിഥി കൂടി എത്തിയിരിക്കുന്നത്. ചാം മീസോണ്‍ (Charm Meson)


ഇനി സേണിലെ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തിലേക്ക് വരാം. വൈദ്യുത ചാര്‍ജൊഴികെ മറ്റെല്ലാ ഗുണങ്ങളും തുല്യമായ കണങ്ങള്‍ കൊണ്ട് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ദ്രവ്യമാണ് പ്രതിദ്രവ്യം (Antimatter). എന്നാല്‍ ഫോട്ടോണുകള്‍ (Photons) പോലെയുള്ള ചില കണികകള്‍ ഒരേ സമയം തന്നെ കണികയായും (Particle) പ്രതികണികയായും (Antiparticle) പെരുമാറും (Quantum quirk of superposition). പഴയ ചിന്താപരീക്ഷണത്തിലെ പൂച്ചക്കുട്ടിയുടെ (Schrodinger Cat) അവസ്ഥ. അതായത് ഈ കണികകള്‍ ദ്രവ്യത്തിനും പ്രതിദ്രവ്യത്തിനുമിടയില്‍ ചാഞ്ചാടിക്കൊണ്ടിരിക്കും. ഇത്തരം കണികകളുടെ ക്ലബ്ബിലേക്കാണ് പുതിയൊരു അതിഥി കൂടി എത്തിയിരിക്കുന്നത്. ചാം മീസോണ്‍ (Charm Meson) എന്നാണീ കണികയുടെ പേര്. ഒരു ചാം ക്വാര്‍ക്കും ഒരു അപ് ആന്റി ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാണ് ചാം മീസോണ്‍ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്.


സേണില്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തില്‍ ചാം മീസോണിന്റെ ദ്രവ്യ - പ്രതിദ്രവ്യ രൂപങ്ങളുടെ പിണ്ഡത്തില്‍ (Mass) ചെറിയ വ്യത്യാസമുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി. വളരെ നേരിയ വ്യത്യാസമാണെങ്കിലും (0.00000000000000000000000000000000000001 ഗ്രാം) പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ഫിസിക്‌സില്‍ അതത്ര ചെറിയ കാര്യമായി കാണാന്‍ കഴിയില്ല


ചാം മീസോണിന്റെ പ്രതികണം നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് ഒരു ചാം ആന്റി ക്വാര്‍ക്കും ഒരു അപ് ക്വാര്‍ക്കും കൊണ്ടാണ് (up, down, top, bottom, strange, charm എന്നീ ക്വാര്‍ക്കുകളും അവയുടെ ആന്റി ക്വാര്‍ക്കുകളും ഉള്‍പ്പടെ പന്ത്രണ്ട് ക്വാര്‍ക്കുകളുണ്ട്). എന്നാല്‍ പുതിയതായി കണ്ടെത്തിയ ചാം മീസോണ്‍ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ പ്രവചനത്തിന് വിരുദ്ധമായി അതിന്റെ ദ്രവ്യ - പ്രതിദ്രവ്യ ദ്വന്ദ്വങ്ങള്‍ക്കിടയില്‍ ചാഞ്ചാടുന്നുണ്ട് (Oscillating). കണ്ടുപിടുത്തത്തിന്റെ പ്രസക്തി അതൊന്നുമല്ല. സേണില്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണത്തില്‍ ചാം മീസോണിന്റെ ദ്രവ്യ - പ്രതിദ്രവ്യ രൂപങ്ങളുടെ പിണ്ഡത്തില്‍ (Mass) ചെറിയ വ്യത്യാസമുണ്ടെന്ന് കണ്ടെത്തി. വളരെ നേരിയ വ്യത്യാസമാണെങ്കിലും (0.00000000000000000000000000000000000001 ഗ്രാം) പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ഫിസിക്‌സില്‍ അതത്ര ചെറിയ കാര്യമായി കാണാന്‍ കഴിയില്ല.

ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ നടത്തിയ പ്രോട്ടോണ്‍-പ്രോട്ടോണ്‍ സംഘട്ടനത്തിലൂടെയാണ് ചാം മീസോണുകളുടെ ചാഞ്ചാട്ടം കണ്ടെത്തിയത്. വൈദ്യുത കാന്തങ്ങള്‍ ഉപയോഗിച്ച് ഗതി നിയന്ത്രിച്ച് സൂക്ഷ്മ കണികകളെ പ്രകാശവേഗതയുടെ തൊട്ടടുത്തെത്തിച്ചാണ് ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ കണികാ പരീക്ഷണം നടത്തുന്നത്. അസ്ഥിര കണമായ ചാം മീസോണുകള്‍ ഏതാനും മില്ലിമീറ്റര്‍ സഞ്ചാരത്തിനുള്ളില്‍ ജീര്‍ണനം സംഭവിച്ച് മറ്റു കണികകളായി മാറും. ചാം മീസോണുകളുടെ മാസില്‍ ഉണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസം അവയുടെ ജീര്‍ണന വേഗതയെ സ്വാധീനിക്കും.

മാസിലുള്ള വ്യത്യാസം വളരെ ചെറുതാണെങ്കിലും പ്രപഞ്ച ചരിത്രം വിവരിക്കുമ്പോള്‍ ഈ ചെറിയ വ്യതിയാനം പോലും നിര്‍ണായകമാകും. അതായത് പ്രപഞ്ചോല്‍പത്തിയുടെ ആദ്യ നിമിഷങ്ങളില്‍ ചാം മീസോണുകള്‍ പോലെയുള്ള സബ്-ആറ്റമിക, ദ്രവ്യ-പ്രതിദ്രവ്യ കണങ്ങളുടെ മാസിലുണ്ടാകുന്ന വ്യത്യാസം കാരണം പ്രതിദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്ന് ദ്രവ്യത്തിലേക്ക് രൂപാന്തരണം നടക്കുന്നത് ദ്രവ്യത്തില്‍ നിന്ന് പ്രതിദ്രവ്യത്തിലേക്ക് രൂപാന്തരണം നടക്കുന്നതിനേക്കാള്‍ വേഗത്തിലായിരിക്കും. അതുകൊണ്ടാണ് പ്രതിദ്രവ്യത്തെ മറികടന്ന് സാധാരണ ദ്രവ്യം (Baryonic Matter) പ്രപഞ്ചത്തില്‍ ആധിപത്യം സ്ഥാപിച്ചതും നക്ഷത്ര സമൂഹങ്ങളും ഗ്രഹ കുടുംബങ്ങളും അവയില്‍ ജീവനുമെല്ലാം ഉണ്ടായത്. പരീക്ഷണ റിപ്പോര്‍ട്ട് ഫിസിക്കല്‍ റിവ്യൂ ലെറ്ററില്‍ പ്രസിദ്ധീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. പരീക്ഷണ ഫലം അംഗീകരിക്കപ്പെട്ടാല്‍ ദ്രവ്യ രൂപീകരണത്തേപ്പറ്റി കൂടുതല്‍ തൃപ്തികരമായ വിശദീകരണം നല്‍കാന്‍ ഭൗതിക ശാസ്ത്രത്തിന് കഴിയും.

പ്രപഞ്ചത്തേക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണകള്‍ ഓരോ നിമിഷവും നവീകരിക്കപ്പെട്ടുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്. ചില അടിസ്ഥാന പ്രമാണങ്ങളില്‍ കൂട്ടിച്ചേര്‍ക്കലുകള്‍ വരുത്തേണ്ടി വന്നേക്കാം. കൂടുതല്‍ വിശദീകരണങ്ങളും ആവശ്യമായി വന്നേക്കാം. സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വളര്‍ച്ച ഏറ്റവും നവീനമായ പരീക്ഷണശാലകളുടെ പിറവിക്ക് കാരണമായതോടെ ദശാബ്ദങ്ങള്‍ക്ക് മുമ്പെ എഴുതപ്പെട്ട സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ പരീക്ഷിച്ചറിയാന്‍ കഴിയുമെന്ന അവസ്ഥയാണ് ഇന്നുള്ളത്. നമ്മുടെ ധാരണകള്‍ കൂടുതല്‍ വെളിച്ചമുള്ളതാക്കാന്‍ ഇത് സഹായിക്കും. ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ ഇതിനു മുമ്പ് നടത്തിയ ലെപ്‌ടോണ്‍ ഫ്‌ലേവര്‍ യൂണിവേഴ്‌സാലിറ്റി വയലേഷന്‍ പരീക്ഷണവും ഫെര്‍മിലാബില്‍ നടത്തിയ മ്യൂവോണ്‍ ജി-2 പരീക്ഷണവും ഇപ്പോള്‍ നടത്തിയ പ്രോട്ടോണ്‍-പ്രോട്ടോണ്‍ കൊളീഷന്‍ പരീക്ഷണവും നല്‍കുന്ന ഫലസൂചന പ്രപഞ്ചത്തേക്കുറിച്ചുള്ള നമ്മുടെ ധാരണകള്‍ തിരുത്താന്‍ സമയമായെന്നാണ്.

A guest post by
Science Writer, Mundassery Award Winner