Published:Updated:

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 19 - ஒன்று இங்கே... இன்னொன்று எங்கே?

எதிர்த் துகள் ரகசியம்!

பிரீமியம் ஸ்டோரி
உலகிலேயே விலையுயர்ந்த, தனிநபர் ஒருவரின் வீடு எது தெரியுமா? நிச்சயம் உங்களுக்குத் தெரிந்திருக்கும். அம்பானிக்குச் சொந்தமான, ‘அன்டிலியா’ (Antilia) கட்டடம்தான் அது. இரண்டு பில்லியன் டாலர் பெறுமானமுள்ளது. பூகம்பத்துக்கும் கலங்காத 27 மாடிக் கட்டடம். ஆனால், அன்டிலியாவைவிடவும் அதிகப் மதிப்புவாய்ந்த பொருளொன்றும் உள்ளது. 4.5 பில்லியன் டாலர் பெறுமானமுள்ளது. ‘History Supreme Yacht’ எனப்படும், தனிநபருக்கான நூறடி நீள உல்லாசப் படகு. மலேசியக் கோடீஸ்வரருக்குச் சொந்தமானது. அதுதான், உலகின் அதிக மதிப்புவாய்ந்த பொருள். Tyrannosaurus-ன் (T-Rex) எலும்புகள், பிளாட்டினம், தங்கம் ஆகியவற்றால் சுவர்கள் இழைக்கப்பட்டால், இந்த விலையில்லாமல் என்னவாகும்... ‘அதெல்லாம் சரிதான், இவற்றையெல்லாம் எதற்குச் சொல்கிறேன்?’ காரணம் இருக்கிறது. இது போன்ற விலையுயர்ந்த பொருள்களைத் தூக்கிச் சாப்பிடக்கூடிய ஒரு பொருளும் இந்த உலகத்தில் இருக்கிறது. அதைப் பற்றித் தெரிந்துகொள்ளும் பயணமே இது.
என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 19 - ஒன்று இங்கே... இன்னொன்று எங்கே?

2006-ம் ஆண்டு கணிப்பின்படி, அப்பொருளின் ஒரு கிராம், 25 பில்லியன் டாலர் பெறுமானமுள்ளது. இன்றைய மதிப்பீட்டில், ஒரு கிராம், 62.5 டிரில்லியன் டாலர்கள். உலகின் முதலாவது பணக்காரரிடம்கூட அதை வாங்கிக்கொள்ளும் அளவுக்குப் பணமில்லை. அவ்வளவு ஏன், முதல் பத்து கோடீஸ்வரர்கள் ஒன்று சேர்ந்தாலும், அதன் ஒரு கிராமை வாங்கிவிட முடியாது. அந்தப் பொருள்தான், ‘ஆன்டிமேட்டர்’ (Antimatter) எனப்படும் ‘எதிர்த் துகள்கள்’. அது என்ன எதிர்த் துகள்கள்... விலை ஏன் இவ்வளவு அதிகம்... அதில் அப்படி என்ன விசேஷம்? இவற்றைத்தான் நாம் விரிவாகப் பார்க்கப்போகிறோம்.

முடிவிலியாக விரிந்திருக்கும் பிரபஞ்சம், 96% வெறுமையானது. கருந்துகள் (Dark matter), கருஞ்சக்தி (Dark Energy) போன்ற கருமைகளைக் கொண்டிருக்கும் வெறுமை. இந்த இரண்டு கருமைகள் பற்றியும் இப்போது பார்க்கப்போவதில்லை. ஆனால், எஞ்சிய பிரபஞ்சத்தில், 4% அளவில் பொருள்கள் பரவியிருக்கின்றன. இங்கு பொருள்களென, நீங்கள், நான், வீடு, மரம், நீர், காற்று, சந்திரன், நட்சத்திரங்கள், கருந்துளை எல்லாமே! நட்சத்திரம், பொருளா என்று கேட்கக் கூடாது. இப்பொருள்கள் அனைத்தும், அடிப்படைத் துகள்களால் (Particle) உருவாக்கப்பட்டவை. மிகப்பெரிய கட்டடம், சிறிய அளவுகொண்ட செங்கற்களால் உருவாவதுபோல, மிகமிகச் சிறிய துகள்களால், பொருள்கள் உருவாக்கப் பட்டிருக்கின்றன. பொருளொன்றின் பிரிக்க முடியாத, ஆகச் சிறிய துணிக்கையே, துகளாகிறது. சில தசாப்தங்களுக்கு முன்னர், மிகச்சிறிய துகளாக அணுவே இருந்தது. விஞ்ஞானம் வளர வளர, அணுவையும் பிரித்தார்கள். அதனுள் இருக்கும் புரோட்டான், நியூட்ரானும் பிரிக்கப்பட்டன. அவை குவார்க் (Quark), குளுவான் (Gluon) போன்ற அடிப்படைத் துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டிருப்பதைக் கண்டுபிடித்தார்கள். இதற்கு மேல் விரிவாக நாம் போக வேண்டியதில்லை. போனால், குழப்பமாகிவிடலாம். பிரபஞ்சத்திலுள்ள பொருள்களெல்லாம், குவார்க்குகளாலும், வேறு சில அடிப்படைத் துகள்களாலும் உருவானவையே!

பிரபஞ்சம் மிகச் சிறிய புள்ளியாக இருந்து, பிக்பேங் பெருவெடிப்பின் மூலம் பிரமாண்டமாக விரிந்ததென்று உங்களுக்குத் தெரியும். பிக்பேங் நடந்த ஆரம்ப கணங்களில், பிரபஞ்சம் 142 நொன்னில்லியன் (Nonnillion) செல்சியஸ் வெப்பநிலையுடன் இருந்தது. அதாவது 1030 பாகை செல்சியஸ் (1 உடன் 30 பூஜ்ஜியங்கள் சேர்ந்துவரும் எண்). அக்கணத்தில் உருவான குவார்க்குகளும், குளுவான்களும் அந்த வெப்பநிலையில் பிளாஸ்மாக் கூழாக வெந்துபோயிருந்தன. இந்தக் கூழை, ‘குவார்க் குளுவான் பிளாஸ்மாக் கூழ்’ (Quark-Gluon-Plasma Soup) என்கிறார்கள். அந்தக் கூழைக் குடித்தே இன்றுள்ள பிரபஞ்சம் உருவாகியது. அதிலிருந்தே இன்றிருக்கும் நட்சத்திரங்களும், காலக்ஸிகளும் தோன்றின. அதாவது, பிரபஞ்சத்தின் அனைத்துப் பொருள்களும் தோன்றின. பிரபஞ்சத்தின் தோற்றத்தை விஞ்ஞானிகள் இப்படித்தான் வரையறுத்திருந்தார்கள். ஆனால், நடந்ததோ வேறு. நம்பவே முடியாததோர் ஆச்சர்யமொன்று நடந்தது. அதுவே, சூரியனும், சந்திரனும், பூமியும், மனிதர்களும் உருவாகக் காரணமானது. இயற்கையே அதைத் தெரிவுசெய்திருந்தது. அந்த ஆச்சர்யத்தின் அடிப்படையைக் கண்டுபிடித்தவர், ‘பால் டிராக்’ (Paul Dirac) எனும் இயற்பியலாளர்.

ஐன்ஸ்டைன் வெளியிட்ட சிறப்புச் சார்புக் கோட்பாட்டின் (Special Relativity Theory) அடிப்படையில், எலெக்ட்ரான்களின் இயக்கத்தைக் கணிதச் சமன்பாடுகளின் மூலம், ‘பால் டிராக்’ ஆராய்ந்துகொண்டிருந்தார். அவரது முடிவுகளில், கணிதச் சமன்பாடுகளால் சிக்கலொன்று தோன்றியது. துகள்கள் பயணிக்கும் விதங்களை கணிக்கும்போது, சமன்பாட்டின் இறுதியில் வர்க்கமூலம் ஒன்றை விடுவிக்க வேண்டியிருந்தது. அதில் வரும் விடையிலிருந்து துகள்களை அறிந்துகொள்ளலாம் என்று தெரிந்தது. ஆனால், வர்க்கமூலத்துக்கு, நேர் இலக்கங்களில் ஒரு விடையும், எதிர் இலக்கங்களில் ஒரு விடையும் வரும். உதாரணமாக, 9-க்கான வர்க்கமூலம், 3 என்றுதான் சொல்வோம் (3X3=9). ஆனால், -3 என்ற எதிர் எண்ணும் பதிலாகும் (-3X-3=9). அதாவது ஒரே கேள்விக்கு நேர், எதிர் என்று இரண்டு பதில்கள் கிடைத்தன. ஆரம்பத்தில் ஏதோ தவறு நேர்கிறதென்று டிராக் நினைத்துக்கொண்டார். பின்னர், சிந்தித்தபோதுதான், பிரபஞ்சத்தின் ஆரம்ப கணத்தின் மிக முக்கியமான வாசல் கதவு திறக்கப்பட்டது. பிரபஞ்சம் தோன்றும்போது, துகள்கள் மட்டுமல்லாமல், அதேயளவு எதிர்த் துகள்களும் தோன்றியிருக்கின்றன என்ற முடிவுக்கு டிராக் வந்தார். அதாவது, கணித விடையின்படி, குவார்க்குகள் மட்டுமல்லாமல், அதே அளவான எதிர் குவார்க்குகளும் தோன்றியிருக்கின்றன என்று தெரியவந்தது. அதாவது, பிக்பேங் கணத்தில் உருவான துகள்களுடன், அதே அளவு எதிர்த் துகள்களும் உருவாகியிருக்கின்றன. இந்த முடிவை டிராக் வெளியிட்டார். அதன் தொடர்ச்சியாக, பிரபஞ்சத்தில் இருக்கும் ஒவ்வொரு பொருளுக்கும், எதிர்ப் பொருள் இருக்க வேண்டும் என்று புரிந்துகொள்ளலாம். ஆனால், அப்படியான எதிர்ப் பொருள்களை எங்கு தேடியும் கண்டுபிடிக்க முடியவில்லை. அப்படியெனில், பால் டிராக்கின் முடிவுகள் தப்பானவையா? இல்லை. இன்றுவரை கண்களால் காண முடியாத, பிரபஞ்ச ரகசியங்களை, கணிதம்கொண்டே ஐன்ஸ்டைன் போன்ற மேதைகள் கணித்திருக்கிறார்கள். டிராக் கண்டுபிடித்ததை உண்மையாக்கும் சம்பவம் சீக்கிரமே நடந்தது.

டிராக்கின் முடிவு வெளியிடப்பட்டு நான்கே ஆண்டுகளில், ‘கார்ல் டேவிட் ஆண்டர்சன்’ (Carl David Anderson) எனும் இயற்பியலாளர், எலெக்ட்ரானின் எதிர்த் துகளான, ஆன்டிஎலெக்ட்ரானைக் கண்டுபிடித்தார். அதற்கு, ‘பாசிட்ரான்’ (Positron) என்று பெயரும் வைக்கப்பட்டது. டிராக் சொன்னவை, நூறு விழுக்காடு சரியானவை என்று நிரூபிக்கப்பட்டன. அப்படியென்றால், துகள்களுக்கு எதிர்த் துகள்கள் இருக்கின்றன என்பது உண்மையாகியது. உருவாகிய பிக் பேங் கணத்தில் அதே அளவு எதிர்த் துகள்களும் உருவாகியிருக்க வேண்டுமல்லவா? ஆனால், துகள்களால் உருவான 4% பொருள்கள் மட்டுமே பிரபஞ்சத்தில் இருக்கின்றன. எதிர்த் துகள்களால் உருவாக்கப்பட்ட எதிர்ப் பொருள்கள் எதுவுமே காணப்படவில்லை. ஏன்... எங்கே அத்தனை எதிர்த்துகள்களும் போய்விட்டன?

என்ன ஒளிந்திருக்கிறது அங்கே? - 19 - ஒன்று இங்கே... இன்னொன்று எங்கே?

இயற்பியல் விதிகளின்படி, ஒரு துகளும், அதன் எதிர்த் துகளும் ஒன்று சேர்ந்தால், சக்தியை வெளியிட்டு, ஒன்றையொன்று அழித்துக்கொள்ளும். ஒரு நேரும், ஓர் எதிரும் சேர்ந்து பூஜ்ஜியமாவைதைப்போல. பிக் பேங் கணத்தில் தோன்றிய ஒவ்வொரு துகளும், அவற்றின் எதிர்த் துகளும் ஒன்றுடன் ஒன்று சேர்ந்து தம்மை அழித்துக்கொண்டன. எல்லாத் துகள்களும் அப்படி அழிந்துபோய்விட்டன. எஞ்சியது பெரிய அளவிலான சக்தி மட்டும்தான். அதனால்தான், எதிர்த் துகள்களையோ, அவற்றால் உருவான எதிர்ப் பொருள்களையோ பிரபஞ்சம் எங்கும் காண முடியவில்லை. எதிர்ப் பொருள்கள் எல்லாமே, ஒன்றுடனொன்று இணைந்ததால் அழிந்துவிட்டன. எங்கும் எதிர்த் துகள்கள் இல்லை. இந்த இடத்தில், நீங்கள் சரியாகச் சிந்திப்பவராக இருந்தால், முக்கியமானதொரு கேள்வியைக் கேட்பீர்கள். `துகள்களும், எதிர்த் துகள்களும் சரிசமமாக இருந்தால், எதிர்த் துகள்கள் அழிந்தபோது, துகள்களும் அழிந்திருக்க வேண்டுமல்லவா? அப்படியென்றால், இன்றிருக்கும் பிரபஞ்சத்தில், 4% பொருள்கள் எப்படி வந்திருக்க முடியும்?’ என்று கேட்பீர்கள். இதுவே, ஆரம்பத்தில் நான் கூறிய விடை தெரியாத மர்மமாகும். இதற்கான பதில் யாரிடமும் இல்லை. இவ்வளவு பொருள்களையும் உருவாக்கக்கூடிய துகள்கள், எதிர்த் துகள்களால் அழிக்கப்படாமல் எப்படித் தப்பின? இதுவே, பிரபஞ்சத்தின் மர்மங்களில் முதன்மையானது. `இப்போதிருக்கும் பிரபஞ்சத்தை உருவாக்கிய துகள்கள் எப்படி மிஞ்சின?’

இந்தக் கேள்விக்கு, சமாதானமான பதிலொன்றை விஞ்ஞானிகள் சொல்கிறார்கள். அதில் எவ்வளவு உண்மை ஒளிந்திருக்கிறது என்பது யாருக்கும் தெரியாது. `பிரபஞ்சம் தோன்றும்போது, துகள்களும், எதிர்த் துகள்களும் தோன்றின. ஆனால், இயற்கையின் தற்செயலான தவறால், பில்லியன் துகள்களுக்கு, ஒரு துகள் அதிகமாகத் தோன்றியிருக்கிறது. அதாவது, பில்லியன் எதிர்த் துகள்களும், பில்லியன்+1 துகள்களும் தோன்றியிருக்கின்றன. அவற்றில், இரண்டு பக்கமும் பில்லியன் துகள்கள் ஒன்றையொன்று அழித்துவிட, ஒரேயொரு துகள் மட்டும் தப்பிவிடுகிறது. அப்படித் தப்பிப் பிழைத்த துகள்கள் ஒன்று சேர்ந்து, இப்போதிருக்கும் மாபெரும் பிரபஞ்சம் உருவாகியிருக்கிறது’ என்று சமாதானப்படுத்தும் வாதத்தை முன்வைக்கிறார்கள். இதை ஏற்றுக்கொள்வதும், விடுவதும் உங்கள் முடிவு. ஆனால், டிராக் கண்டு சொன்ன எதிர்த் துகள்களை, ஃபேர்மிலாபிலும் (Fermilab), சுவிஸ்ஸில் இருக்கும் ‘துகள்மோதி’ ஆராய்ச்சி நிலையத்திலும் உருவாக்கியிருக்கிறார்கள். துகள்களை அதிவேகத்துடன் மோதவைத்து, ஆன்டிஹைட்ரஜனை உருவாக்குகிறார்கள். உருவான ஆன்டிஹைட்ரஜன்களை, காந்த வலைகொண்டு சிறைப்பிடித்துச் சேமிக்கிறார்கள். இதுவரை 15 நானோகிராம் எதிர்த் துகள்களைச் சேகரித்துள்ளார்கள். இந்த வழியில் ஒரு கிராம் அளவு சேகரிக்க பல லட்சம் ஆண்டுகளாகும். இப்போது புரிகிறதா, ஆன்டி மேட்டர்கள் ஏன் இத்தனை மதிப்புள்ளவையென்று. விஞ்ஞானம் வளர, வேறு வழிகளில் எதிர்த் துகள்களைச் சேகரிக்க மனிதன் கற்றுக்கொள்வான். இதுவரை சேமித்த எதிர்த் துகள்களான பாசிட்ரோன்களைக் கொண்டு, ‘PET’ (Positron Emission Tomography) என்னும் கருவி உருவாக்கப்பட்டிருக்கிறது. மருத்துவ உலகில் மிக முக்கியமான கருவி இதுவெனக் கருதப்படுகிறது!

(தேடுவோம்)

தெளிவான புரிதல்கள் | விரிவான அலசல்கள் | சுவாரஸ்யமான படைப்புகள்Support Our Journalism
அடுத்த கட்டுரைக்கு