ஹிக்ஸ் போஸான் : கிட்டத்தட்ட கடவுள்

சி. சரவணகார்த்திகேயன்

கடவுள் துகளை (God Particle) விஞ்ஞானிகள் கண்டுபிடித்து விட்டதாக நேற்றைய தினத்திலிருந்து கதறுகின்றன ஊடகங்கள். ஏதோ கடவுளையையே கண்டுபிடித்து விட்டது போல! கண்டுபிடித்துவிட்டது உண்மையானால், தொலைத்தவர் யார் என்று பகடிகள் வேறு!

கடவுளிடம் போகும் முன் முதலில் சில அடிப்படை விஷயங்களைப் பார்க்கலாம்.

இன்றைய நவீன துகள் இயற்பியல் (Modern Particle Physics) பரவலாக ஏற்றுக் கொண்டிருக்கும் சித்தாந்தம் – நியம மாதிரி (Standard Model) என்பதாகும். இது அணுக்கூறுகளிடயே (Subatomic Particles) இயங்கும் மின்காந்த விசை (Electromagnetic Force), மென்விசை (Weak Force), வன்விசை (Strong Force) ஆகிவற்றை விளக்குகிறது.
இதன்படி பிரபஞ்சம் மூலத்துகள்களால் (Elementary Particles) ஆனது. சூரியன், சந்திரன், கடல், காற்று, அனக்கோன்டா பாம்பு, ஐஸ்வர்யா ராய், நீங்கள், நான் எல்லாமே.
இந்த‌ மூலத்துகள்கள் இரண்டு வகைப்படும் – ஃபெர்மியான்கள் (Fermions) மற்றும் போஸான்கள் (Bosons). இத்தாலிய‌ இயற்பியலாளர் என்ரிகோ ஃபெர்மியின் பெயரால் அழைக்கப்படுபவை ஃபெர்மியான்கள். இவை ஃபெர்மி – டைராக் புள்ளியியல் (Fermi-Dirac Statistics) சொல்லும் குணங்களைக் கொண்டிருப்பவை. இந்திய விஞ்ஞானி சத்யேந்திரநாத் போஸின் பெயரால் அழைக்கப்படுபவை போஸான்கள். இவை போஸ் – ஐன்ஸ்டைன் புள்ளியியலைப் (Bose-Einstein Statistics) பின்பற்றுபவை.

ஃபெர்மியான்கள் க்வார்க்கள் (Quark), லெப்டான்கள் (Lepton) என இருவகைப்படும். அப் (Up), டௌன் (Down), சார்ம் (Charm), ஸ்ட்ரேஞ் (Strange), டாப் (Top), பாட்டம் (Bottom) என க்வார்க்கள் ஆறு வகைப்படும்.
எலக்ட்ரான் (Electron), ம்யூவான் (Muon), டாவ் (Tau), எலக்ட்ரான் ந்யூட்ரினோ (Electron Neutrino), ம்யூவான் ந்யூட்ரினோ (Muon Neutrino), டாவ் ந்யூட்ரினோ (Tau Neutrino) என லெப்டான்கள் ஆறு வகைப்படும்.
ப்ரோட்டான் (Proton), ந்யூட்ரான் (Neutron) போன்று நாம் உயர்நிலைப்பள்ளிகளில் படித்த அணுக்கருப்பொருட்கள் எல்லாம் இந்த ஃபெர்மியான் மூலத்துகளின் கூட்டு தான். 2 அப் க்வார்க்கள் மற்றும் 1 டௌன் க்வார்க்கால் ஆனது ப்ரோட்டான். 1 அப் க்வார்க் மற்றும் 2 டௌன் க்வார்க்களால் ஆனது நியூட்ரான். போஸான்கள் காஜ் போஸான் (Gauge Boson), ஹிக்ஸ் போஸான் (Higgs Boson) என இரு வகைப்படும். காஜ் போஸான்கள் ஃபோட்டான் (Photon), க்ளூவான் (Gluon), W போஸான், Z போஸான் என நான்கு வகைகளை உள்ளடக்கியது. நாம் இப்போது பேசவிருப்பது இந்த‌ ஹிக்ஸ் போஸான் எனும் மூலத்துகள்களை பற்றி.
1960களிலும் 70களிலும் மெல்ல மெல்ல நியம மாதிரி உருவாகி வந்தாலும் அவை சித்தாந்த ரீதியில் விளக்கிய மூலத்துகள்களை விஞ்ஞானிகள் பரிசோதனைக்கூடங்களில் சந்திக்க‌ பல தசாப்தங்கள் பிடித்தன.

நேற்றைய முன்தினம் வரையிலும் மேலே சொன்ன பதினேழு மூலத்துகள்களில் பதினாறு மூலத்துகள்களை விஞ்ஞானிகள் தம் பரிசோதனைகளில் உருவாக்கி ஆராய்ந்திருந்தார்கள். ஹிக்ஸ் போஸான் ஒன்று மட்டும் தான் கண்ணாமூச்சி காட்டிக் கொண்டிருந்தது. நேற்று CERN பரிசோதனைக்கூட விஞ்ஞானிகள் ஹிக்ஸ் போஸானையும் உருவாக்கி விட்டதாக அறிவித்திருக்கிறார்கள். ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற இந்தத் துகளின் இன்னொரு பெயர் தான் கடவுள் துகள்!
ஃபோட்டான், க்ளூவான் தவிர மற்ற எல்லா மூலத்துகள்களும் எடை கொண்டவை. இவை எப்படி எடை பெற்றன என்பதற்கு ஆரம்பத்தில் நியம மாதிரியில் விளக்கம் இல்லை. பிற்பாடு பீட்டர் ஹிக்ஸ் என்ற பிரிட்டிஷ் இயற்பியலாளர் இதை ஹிக்ஸ் இயங்கமைவு (Higgs Mechanism) என்ற கோட்பாட்டின் மூலம் விளக்கினார்.
அதாவது ஹிக்ஸ் புலம் (Higgs Field) என்பது பிரபஞ்சம் முழுக்க வியாபித்திருக்கும் ஒரு க்வாண்டம் ஊடகம். மூலத்துகள்கள் இவற்றுடன் ஈர்ப்பு எதிர்ப்பு விசைகளின் மூலமாக சதா விளையாடிக் கொண்டே இருக்கின்றன. அதன் பலனாகவே அவை தமக்கான‌ எடையை அடைகின்றன என்பது தான் ஹிக்ஸ் இயங்கமைவு. அந்த ஹிக்ஸ் புலம் எதனால் ஆனது என்ற கேள்விக்கான பதில் தான் ஹிக்ஸ் போஸான். மேலோட்டமாக, எப்படி ஒளி என்ற மின்காந்தப் புலம் ஃபோட்டான் என்ற எடையற்ற மூலத்துகளால் ஆனதோ அதே போல் ஹிக்ஸ் புலம் என்ற ஊடகமானது ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற எடையுள்ள மூலத்துகளால் ஆனது.
ஹிக்ஸ் போஸான்கள் எடை கொண்டவை, மின்னூட்டம், தற்சுழற்சி அற்றவை. இதன் குறியீடு H⁰. சித்தாந்தரீதியாக நியம மாதிரி நம்பிக் கொண்டிருந்த ஹிக்ஸ் இயங்கமைவு, ஹிக்ஸ் புலம் போன்றவை பரிசோதனை அடிப்படையிலும் சரியே என்பதைத்தான் நேற்றைய கண்டுபிடிப்பு உறுதி செய்திருக்கிறது (பிஎஸ்சி சிலபஸ் மாறாது என்பதால் இளநிலை இயற்பியல் மாணவர்கள் பெருமூச்சு விட்டுக் கொள்ளலாம்).

CERN என்பது சுவிட்ச‌ர்லாந்தின் ஜெனிவாவில் உள்ள 20 நாடுகள் ஒன்றிணைந்த ஐரோப்பிய அணு ஆராய்ச்சி நிறுவனம் (European Organization for Nuclear Research). இங்கே Large Hadron Collider (LHC) என்ற உலகிலேயே மிகப்பெரிய துகள் முடுக்கி (Particle Accelerator) இருக்கிறது. இது மூலத்துகளைகளை அதிவேகத்தில் பயணிக்கச் செய்து அவற்றின் குணங்களை, செயல்களை ஆராயும் பணி நடக்கிறது.
LHC பூமிக்கு அடியில் (ஜெனீவா புறநகர் பிரான்ஸ் சுவிட்சர்லாந்து எல்லையில்) கட்டப்பட்டுள்ள வட்ட வடிவ 27 கிமீ நீள‌ சுரங்கப் பாதையில் புதைக்கப்பட்டுள்ளது. LHC பயன்படுத்தி மொத்தம் ALICE, ATLAS, CMS, TOTEM, LHCb, LHCf மற்றும் MoEDAL என‌ ஏழு பரிசோதனைகள் நடந்து வருகின்றன. இதில் ATLAS (A Toroidal LHC Apparatus) மற்றும் CMS (Compact Muon Solenoid) என்ற இரண்டு பரிசோதனைகளில் தாம் ஹிக்ஸ் போஸான் மூலத்துகள்கள் கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருக்கின்றன‌.

ஹிக்ஸ் போஸான் துகள்கள் ஏதோ நேற்று தான் முதல் முறையாகப் பார்க்கப்படுகிறது என்பது போன்ற பிம்பமே தவறு. 2011ன் ஆரம்பம் முதலே LHCயில் நடந்த பரிசோதனைகளிலும், ஃபெர்மிலேப் (Fermilab), டெவட்ரான் (Tevatron) போன்ற பிற பிரிசோதனைக்கூடங்களிலும் அவ்வப்போது தொடர்ச்சியாக ஹிக்ஸ் போஸான் தீற்றல்கள் உணரப்பட்டே வந்தன. ஆனால் துகள் இயற்பியலில் ஒரு துகளை பரிசோதனை ரீதியாக உருவாக்கி விட்டதாக அறிவிக்க ஐந்து சிக்மா துல்லியம் தேவை (ஐந்து சிக்மா என்பதன் அர்த்தம் என்னவென்றால் 99.999% சரியானது. அதாவது லட்சத்தில் ஒரே ஒன்று மட்டும் பிழையாகச் சாத்தியம்).
நேற்று ATLAS பரிசோதனையில் 126 GeV/c2 எடை கொண்ட ஹிக்ஸ் போஸான்கள் 5 சிக்மா துல்லியத்திலும், பரிசோதனையில் 125 GeV/c2 எடை கொண்ட ஹிக்ஸ் போஸான்கள் 4.9 சிக்மா துல்லியத்திலும் கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருக்கின்றன (துகள் எடை eV/c2 என்ற அலகில் அளக்கப்படுகிறது. ஐன்ஸ்டைனின் E = mc2 என்ற நிறை – ஆற்றல் சமன்பாட்டிலிருந்து m = E/c2 என்ற அடிப்படையில் கணக்கிடும் முறை). நேற்று அறிவிக்கப்பட்ட முடிவுகள் யாவும் 2011 மற்றும் 2012 காலகட்டத்தில் நடத்தப்பட்ட‌ ப்ரோட்டான் – ப்ரோட்டான் மோதல் (Proton – Proton Collision) பரிசோதனைகளில் பெறப்பட்ட தரவுகளை ஆராய்ந்ததன் அடிப்படையில் சொல்லப்படுபவை. இன்னும் 2012 தரவுகள் முழுக்க ஆராய்ந்து முடிக்கப் படவில்லை என்றும் தெரிகிறது. இந்த முடிவுகள் மிகவும் ஆரம்பநிலைக் கண்டுபிடிப்புகள். முழு முடிவுகள் ஜூலை இறுதிவாக்கில் வெளியாகும்.
இந்த ஆராய்ச்சி எப்படி நடத்தப்பட்டது என்பது குறித்த ஓர் அபாரமான விளக்க வீடியோ இங்கே காணக்கிடைக்கிறது.
ATLAS சோதனையின் தலைவி ஃபேபியோலா கியனோட்டி, CMS பரிசோதனையின் செய்தியாளர் ஜோ இண்கண்டேலா, ஆராய்ச்சி இயக்குநர் செர்ஜியோ பெட்ரொலூஸி ஆகிய மூவருமே இது ஒரு புதிய மூலத்துகள் என்பதையும் போஸான் வகைச் சார்ந்தது என்பதையும் சொல்லி இருக்கிறார்கள்.
சித்தாந்தரீதியாக வர்ணிக்கப்படும், எடை உள்ளிட்ட குணங்களின் அடிப்படையில் இந்தப் புதிய மூலத்துகள்கள் ஹிக்ஸ் போஸானுடன் ஒத்துப் போகின்றன (consistent with Higgs boson). அதாவது இப்போதைக்கு இவை கிட்டதட்ட ஹிக்ஸ் போஸான்.
சரி, ஹிக்ஸ் போஸானுக்கும் கடவுளுக்கும் என்ன தொடர்பு? அது ஊடகங்களின் சதி. துகள் இயற்பியல் பற்றி குறிப்பாக ஹிக்ஸ் போஸான் பற்றி இயான் லெடெர்மேன் என்ற நொபல் பரிசு பெற்ற விஞ்ஞானி 1993 ல் ‘The God Particle: If the Universe Is the Answer, What Is the Question?’ என்று ஒரு புத்தகம் எழுதினார்.
ஹிக்ஸ் போஸான் துகள்கள் தாம் நியம மாதிரியின் முக்கிய மையப் புள்ளி என்று கருதியதால் அவ்வாறு அதற்கு அப்பெயர் இட்டதாகக் கூறுகிறார்கள். ஆனால் இயானோ ஹிக்ஸ் போஸான் ஆயார்ச்சிக்கு செலவழிக்கப்படும் பெருந்தொகை மற்றும் கடின முயற்சிகள் குறித்தான விரக்தியில் தான் Goddamn Particle என்றே தலைப்பு வைத்ததாகவும் பதிப்பாளர் ஒப்புக்கொள்ளாமல் கவர்ச்சிக்காக God Particle என்று மாற்றியதாகவும் விளையாட்டாகச் சொல்கிறார்.
எப்படி இருப்பினும் ஊடகங்கள் God Particle பெயரையே ஹிக்ஸ் போஸானுக்கு நிலைக்கச் செய்து விட்டன. இப்போதும் அது தான் நடக்கிறது. மற்றபடி, கடவுளுக்கும் ஹிக்ஸ் போஸானுக்கும் மயிரளவும் தொடர்பில்லை.
அரை நூற்றான்டு முன்பு ஹிக்ஸ் போஸான் துகள்களை முதன் முதலில் சித்தாந்த ரீதியாகப் பிரசவித்த‌ பீட்டர் ஹிக்ஸுக்கு தற்போது 83 வயதாகிறது. விழியோரம் வழியும் நீர்த்துளிகளை துடைத்தபடியே தன் வாழ்நாளிலேயே இது ருசுப்பிக்கப்பட்டிருப்பது நப்ப முடியாத ஆச்சரியம் என்று சொல்லி CERN நிறுவன‌ஆராய்ச்சி குழுவினருக்கு தன் வாழ்த்துக்களைத் தெரிவித்திருக்கிறார்.  எப்படியும் கூடிய விரைவில் அவருக்கு இயற்பியல் நொபல் பரிசு உறுதி.

இந்தியாவிலிருந்தும் டாடா இண்ஸ்ட்யூட் ஆஃப் ஃபண்டமென்டல் ரிசர்ச் (TIFR) உள்ளிட்ட ஆராய்ச்சிக்கூடங்களிலிருந்து பல விஞ்ஞானிகள் CERN ஆராய்ச்சியில் பங்கு கொண்டிருக்கிறார்கள். அவர்களும் மகிழ்ச்சியைப் பரிமாறிக் கொண்டனர். 3,300க்கும் அதிகமான விஞ்ஞானிகள் இரு தசாப்தங்களுக்கும் மேலாக உழைத்ததன் பலன் தான் இந்தக் கண்டுபிடிப்பு.
ஒருவழியாக நியம மாதிரியின் இறுதிக்கேள்விக்கு விடை கிடைத்து விட்டது என்பது தான் இதில் முக்கியமானது. கண்டுபிடிக்கப்பட்டிருக்கும் புதிய துகள் ஹிக்ஸ் போஸான் தான் என 100% உறுதி செய்யப்படும் பட்சத்தில் அந்தத் துகள் குறித்து மேலும் ஆராய்ச்சிகள் மேற்கொண்டு மூலத்துகள்கள் குறித்து புரிந்து கொள்ள முயல்வார்கள்.
இப்போது ஹிக்ஸ் போஸான் என்று பொதுவாகத் தான் சொல்லியிருக்கிறார்கள். அடுத்து அதன் பல்வேறு வகைகள் என்னென்ன என்பது குறித்து ஆராய்ச்சிகள் நடக்கும். நாம் இதுவரையிலும் அறிந்திருப்பது 4% பிரபஞ்சம் பற்றித்தான். மிச்சம் 96% வெறும் ஏட்டுச்சுரைக்காயாக எழுத்துக்களில் மட்டுமே நம்மிடம் இருக்கிறது. அதை குறித்து மேலும் தெரிந்து கொள்ள இது ஒரு முக்கிய ஆரம்பமாக அமையும். அதற்கு துகள் இயற்பியல் இன்னும் நெடுந்தூரம் பயணிக்க வேண்டி இருக்கிறது. அவ்வகையில் இந்த‌ ‘கடவுள் துகள்’ ஆரம்பத்தின் முடிவல்ல; முடிவின் ஆரம்பம்.
0
சி. சரவணகார்த்திகேயன்
www.tamilpaper.net