நியூட்ரினோ ஆய்வில் கிடைத்த முடிவு: இயற்பியலில் புதிய அத்தியாயம் தொடக்கம்
பிபிசி தமிழ் பல்லவ் கோஷ் அறிவியல் செய்தியாளர் 5 நவம்பர் 2021 இந்த உலகத்தில் நாம் காணும் பொருட்களுக்கு எல்லாம் அடிப்படையாக விளங்கக்கூடியது என்று யூகித்து விஞ்ஞானிகள் தேடிவந்த ஓர் அணுவடித் துகளை கண்டறிய முடியாமல் போனது. இதையடுத்து இயற்பியலில் புதிய அத்தியாயம் ஒன்று பிறந்துள்ளதாக அந்த ஆராய்ச்சியை நடத்திவந்த விஞ்ஞானிகள் கூறுகின்றனர். இந்தப் பேரண்டம் ஒரு கட்டடம் என்று வைத்துக்கொண்டால் அதன் செங்கல்லாக எது இருக்கும் என்பது இயற்பியலின் அடிப்படையான கேள்விகளில் ஒன்று. பொருள்களின் இன்றியமையாத அடிப்படைக் கட்டமைப்பாக 'ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ' என்ற துகள் இருக்கும் என்று கோட்பாட்டு அளவில் முடிவு செய்து விஞ்ஞானிகள் அதைத் தேடி வந்தனர். இதுவரை தட்டுப்படாமல் இருந்துவந்த அந்த துகளைக் கண்டறிவதற்காக நடத்தப்பட்ட ஒரு பெரிய ஆராய்ச்சி முடிவில் அப்படி ஒரு துகள் கிடைக்கவே இல்லை. இதையடுத்து, இந்த பேரண்டம் எப்படி உருவானது என்பது குறித்து விளக்குவதற்கு உதவக்கூடிய மேலும் சுவாரசியமான கோட்பாடுகளை நோக்கி விஞ்ஞானிகளை நகர்த்துகிறது. மைக்ரோபூன் பரிசோதனை என்று அழைக்கப்படும் இந்தப் பரிசோதனையை நடத்துவதற்கான பிரிட்டனின் பங்களிப்புக்காக நிதி அளித்து வரும் சயின்ஸ் அன்ட் டெக்னாலஜி ஃபெசிலிட்டிஸ் கவுன்சில் (STFC) என்ற நிறுவனத்தின் செயல் தலைவர் மார்க் தாம்சன், இந்த ஆய்வின் முடிவு கிளர்ச்சி தருவதாக கூறியுள்ளார். ஏனென்றால், ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ என்ற ஒன்று இருப்பதற்கான சாத்தியம் உண்டு என்ற அடிப்படையிலேயே பெருமளவு இயற்பியலாளர்கள் தங்கள் கோட்பாடுகளை உருவாக்கிவந்தனர். ''(ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ குறித்த) இந்த கருத்து நீண்ட காலமாக இருந்துவந்தது. ஆர்வத்தையும் தூண்டிவந்தது. இப்போது இந்த ஆராய்ச்சியில் வந்துள்ள முடிவு உண்மையில் ஆர்வத்தைத் தருவது. ஏனென்றால், இந்த முடிவு பேரண்டவியல், துகள் இயற்பியல் ஆகிய துறைகளில் கோட்பாடுகளை உருவாக்குவதில் தாக்கம் செலுத்தக்கூடியது,"என்று பேராசிரியர் தாம்சன், பிபிசி நியூசிடம் கூறினார். அமெரிக்காவில் சிக்காகோவுக்கு அருகே உள்ள பட்டாவியா என்ற இடத்தில் உள்ள யு.எஸ். ஃபெர்மி நேஷனல் ஆக்சலரேட்டர் லேபாரட்டரியை (ஃபெர்மிலேப்) அடிப்படையாகக் கொண்டு இந்த ஆய்வு நடத்தப்பட்டது. ஆனால், உலகின் பல நாடுகளை சேர்ந்த இயற்பியல் அறிஞர்கள் இந்த ஆய்வில் பங்கேற்றனர். பேய்களும் நியூட்ரினோ துகள்கள்களும் நியூட்ரினோ துகள்கள் எப்படி இருக்கும்? என்ன செய்யும்?நீங்கள் பேய் படம் பார்ப்பவராக இருந்தால் இதைப் புரிந்துகொள்வது மிக எளிது. கட்டங்கள், சுவர்கள், கதவுகள் இதெல்லாம் படங்களில் வரும் பேய்களுக்கு ஒரு பொருட்டாகவே இருக்காது. அந்த இடத்தில் அப்படி ஒரு சுவரோ, கதவோ இல்லாதது போலவே அவற்றைக் கடந்து அவை குறுக்கும் நெடுக்குமாக உலவும். கற்பனையில் உருவான இந்த பேய்கள் எப்படி எந்த கட்டுமானத்தையும் அனாயசமாக ஊடுருவிச் செல்லுமோ அப்படி கட்டடங்களை மட்டுமல்ல, உயிருள்ள, உயிரற்ற எல்லா பொருள்களையும், ஏன் புவியையையே ஊடுருவிச் செல்லக்கூடியவை நியூட்ரினோ என்ற அணுவடித் துகள்கள் (அணுவுக்குள் உள்ள துகள்கள்). இப்படி ஒன்றிரண்டு அல்ல, ஒவ்வோர் விநாடியும் பல நூறுகோடி நியூட்ரினோக்கள் இப்படி புவியை, அதில் உள்ள மனிதர்களை, விலங்குகளை, செடிகொடிகளை ஊடுருவிச் செல்கின்றன. இந்த நியூட்ரினோ துகள்கள் பேரண்டம் முழுவதும் பரவிக்கிடக்கின்றன. ஆனால், இவை தாங்கள் ஊடுருவிச் செல்லும் பொருள்களோடு வினைபுரிவது, ஊடாடுவது (interaction) மிக அரிது. எலக்ட்ரான், மியூவான், டாவ் என்ற மூன்று வகையான நியூட்ரினோக்கள் உள்ளன. இந்த நியூட்ரினோக்கள் வழக்கம்போல அதிவேகமாக பயணம் செய்துகொண்டிருக்கும்போது ஒரு வகையில் இருந்து இன்னொரு வகையாக மாற்றம் அடைகின்றன என்று ஜப்பானிய ஆராய்ச்சியாளர்கள் 1998ல் கண்டுபிடித்தனர். அணுவுக்குள் உள்ள சிக்கலான கட்டமைப்பை ஆராயும் துறைக்குப் பெயர் அணுவடித் துகள் இயற்பியல் என்பதாகும். அணுவின் உள் கட்டமைப்பு இப்படித்தான் இருக்கும் என்று வெவ்வேறு கருத்துகள் உள்ளன. இப்படி ஒவ்வொரு கருத்தை சார்ந்தவர்களும் தங்கள் புரிதலின்படி அணுவின் உள் கட்டமைப்பு இப்படித்தான் இருக்கும் என்று ஒரு மாதிரியை உருவாக்கியிருப்பார்கள். அந்த மாதிரிகளில் பரவலாக பெரும்பான்மை விஞ்ஞானிகள் ஏற்றுக்கொள்கிற மாதிரிக்கு ஆங்கிலத்தில் 'ஸ்டேன்டர்ட் மாடல்' என்று பெயர். இதை தமிழில் 'தகு தர மாதிரி' என்று அழைக்கலாம். அணுவடித் துகள்களின் கட்டமைப்பை பற்றிய மாபெரும் கோட்பாடு இது. ஆனால், நமது நியூட்ரினோ துகள்கள் தங்கள் ஓட்டத்திலேயே தங்கள் வகையை எப்படி மாற்றிக் கொள்கின்றன என்பதை இந்த 'தகுதர மாதிரி' கோட்பாட்டினால் விளக்க முடியவில்லை. நியூட்ரினோக்கள் மிக மிக குறைவான, நுண்ணிய நிறை உடையவை. அதனால்தான் அவற்றால் பயணத்தில் இருக்கும்போதே தங்கள் வகையை சட்டென மாற்றிக்கொள்ள முடிகிறது. ஏன் அவை இவ்வளவு லேசான நிறையைக் கொண்டுள்ளன என்று புரிந்துகொள்வதன் மூலம் இந்த பேரண்டம் எப்படி இயங்குகிறது, எப்படி அது உருவானது என்பதைக் குறித்து ஆழமான புரிதல் ஏற்படும் என்று சில இயற்பியல் அறிஞர்கள் நம்புகிறார்கள். எதிர்ப் பொருள் பெருவெடிப்பு ஒன்றின் மூலமாகவே இந்த பேரண்டம் உருவானதாக அறிவியல் பெரிதும் நம்புகிறது. இந்தப் பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்த பிறகு இந்தப் பேரண்டத்தில் 'பொருள்கள்' மட்டும் உருவாகவில்லை; அவற்றின் நிழல் உருவங்களான எதிர்ப் பொருள்களும் சமமான அளவில் உருவாயின என்றும், ஒவ்வொரு பொருள் அணுவும் எதிர்ப்பொருள் அணுவும் ஒன்றுடன் ஒன்று மோதி இரண்டும் அழிந்து ஆற்றலை வெளிப்படுத்தியதாகவும் தற்காலத்திய இயற்பியல் கோட்பாடுகள் கூறுகின்றன. பொருள் அணுக்களும், எதிர்ப்பொருள் அணுக்களும் சம அளவில் உருவாகி இருந்தால் அவை ஒன்றை ஒன்று அழித்து எதுவும் மிஞ்சி இருக்காது. ஆனால், இன்று நாம் காணும் பேரண்டத்தில் பெரும்பகுதி பொருள் அணுக்களால் ஆனவை. மிக அரிதாகவே எதிர்ப் பொருள் அணுக்கள் உள்ளன. இதை மீறி எப்படி பொருள்கள் எஞ்சி இன்று நாம் காணும் கோள்கள், விண்மீன்கள், விண்மீன் கூட்டங்கள், இந்தப் பேரண்டம் என எல்லாவற்றையும் உருவாகின என்கிற ரகசியம் நியூட்ரினோக்களின் இந்த வகையை மாற்றிக்கொள்ளும் இயல்புக்குள் இருக்கலாம் என்று சில விஞ்ஞானிகள் நம்புகின்றனர். நியூ மெக்சிகோவில் உள்ள, அமெரிக்க ஆற்றல் துறையின் லாஸ் அலமோஸ் நேஷனல் லேபாரட்டரியில் 1990களில் ஒரு ஆய்வு நடந்தது. லிக்விட் சைன்டிலேட்டர் நியூட்ரினோ டிடக்டர் பரிசோதனை என்று அதற்குப் பெயர். மூன்று வகை நியூட்ரினோக்கள் தங்கள் வகையை மாற்றிக்கொள்கின்றன என்கிற கோட்பாட்டால் விளக்கமுடியாத அளவுக்கு எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோக்கள் அதிகம் உற்பத்தியாவதை இந்த ஆய்வு கண்டறிந்தது. 2002ல் நடந்த வேறொரு பரிசோதனையிலும் இந்த முடிவு உறுதி செய்யப்பட்டது. இந்நிலையில்தான், ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ என்ற நான்காவது வகை நியூட்ரினோ ஒன்றும் இருக்கும் வாய்ப்புள்ளது என்கிற அனுமானத்தை விஞ்ஞானிகள் வெளியிட்டனர். எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோக்கள் ஏன் அதிகமாக உற்பத்தியாகின்றன என்ற கேள்விக்கான விடையையும், நியூட்ரினோக்கள் ஏன் தங்கள் ஓட்டத்திலேயே வகையை மாற்றிக்கொள்கின்றன என்பதற்கான விடையையும் இந்த ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோவே தரும் என்று அவர்கள் நம்பினர். ஸ்டிரைல் என்ற ஆங்கிலச் சொல் விளையாத தன்மையை, மலட்டுத் தன்மையைக் குறிப்பது. இருக்கும் என்று சந்தேகிக்கப்பட்ட நான்காவது வகை நியூட்ரினோ எந்தப் பொருளோடும் சுத்தமாக வினைபுரியாது என்பதால் அதற்கு ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ என்று பெயர் வைத்தார்கள். பிற மூன்று வகை நியூட்ரினோக்களும் வழக்கமாக வினைபுரியாது என்றாலும் அவை அரிதாக வினை புரியக்கூடியவை. இந்த ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ இருப்பதாக கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருந்தால் அது அணுவடி துகள் இயற்பியலில், கடவுள் துகள் என்று பட்டப் பெயர் சூட்டப்பட்ட ஹிக்ஸ் போசான் துகளைவிட மிகப் பெரிய கண்டுபிடிப்பாக இருந்திருக்கும். ஏனென்றால் பிற மூன்று வகை நியூட்ரினோக்களும், ஹிக்ஸ் போசான் துகளும் தற்போது பெரிதும் ஏற்கப்பட்ட துகள் இயற்பியலின் தகுதர மாதிரியில் ஏற்கெனவே இடம் பெற்றிருப்பவை. ஆனால், ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ இந்த மாதிரியில் இதுவரை இடம் பெறாதது. இந்த ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோவை கண்டுபிடிப்பதற்காக 5 நாடுகளை சேர்ந்த 200 விஞ்ஞானிகள் சேர்ந்து மைக்ரோ பூஸ்டர் நியூட்ரினோ எக்ஸ்பெரிமென்ட் என்ற உயர் தொழில்நுட்ப ஆய்வுக் கருவியை உருவாக்கினர். இந்த கருவியை சுருக்கமாக மைக்ரோபூன் என்று அழைக்கிறார்கள். மைக்ரோபூன் ஆய்வுக் கருவி, லாரி அளவுள்ள இடத்தில் 150 டன் எடையுள்ள பாகங்களைக் கொண்டு உருவாக்கப்பட்டது. இதில் உள்ள டிடெக்டர்கள் அதி உயர் உணர் திறன் கொண்டவை. இந்த கருவியைக் கொண்டு நடத்தப்பட்ட சோதனையில் கிடைத்த தரவுகளை நான்கு மாறுபட்ட பகுப்பாய்வுகளுக்கு உட்படுத்திப் பார்த்த பிறகு ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ இருப்பதற்கான எந்த தடயமும் இல்லை என்று ஆய்வுக் குழு அறிவித்துள்ளது. புதிய அத்தியாயம் தேடிய ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ கிடைக்கவில்லை என்பது கதையின் முடிவல்ல, புதிய கதையின் தொடக்கம் என்கிறார்கள் விஞ்ஞானிகள். விஞ்ஞானிகளைப் பொறுத்தவரை இருந்தாலும் கண்டுபிடிப்புதான். இல்லை என்பது தெரியவந்தாலும், அதுவும் ஒரு கண்டுபிடிப்புதானே. ஸ்டிரைல் நியூட்ரினோ கண்டுபிடிக்கப்படவில்லை என்பது முந்தைய கண்டுபிடிப்புகளோடு முரண்படுவதாக கொள்ளவேண்டியதில்லை என்கிறார் ஃபெர்மிலேப் ஆய்வகத்தை சேர்ந்த டாக்டர் சாம் செல்லர். "முந்தைய தரவுகள் பொய் சொல்லவில்லை," என்கிறார் அவர். "சுவாரசியமான ஏதோ ஒன்று நடந்துகொண்டிருக்கிறது. அதை நாம் புரிந்துகொண்டு விளக்கவேண்டும். சாத்தியமானது என்று கருதப்பட்ட விளக்கத்தில் இருந்து தரவுகள் நம்மை வேறோரு இடத்துக்கு இட்டுச் செல்கின்றன. அது மேலும் சிக்கலானதும், சுவாரசியமானதுமான ஒன்று. அது உண்மையில் கிளர்ச்சியூட்டுகிறது," என்கிறார் செல்லர். புதிய ஆய்வில் கிடைத்த இந்த புதிரான முடிவு, நியூட்ரினோ ஆய்வில் ஒரு திருப்புமுனை ஆகியுள்ளது என்கிறார் பேராசிரியர் ஜஸ்டின் இவான்ஸ். ஒவ்வொரு முறை நியூட்ரினோவை நோக்கிப் பார்க்கும்போதெல்லாம் நாங்கள் புதிதாக அல்லது எதிர்பாராத ஒன்றை கண்டுபிடிக்கிறோம்," என்கிறார் அவர். "மைக்ரோபூன் ஆய்வின் முடிவுகள் எங்களை புதிய திசையில் கொண்டு செல்கின்றன. இந்தப் புதிர்களில் சிலவற்றின் ஆழத்தை எங்கள் நியூட்ரினோ ஆய்வுத் திட்டம் பார்க்கப் போகிறது." என்றும் அவர் கூறுகிறார்.
