உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரத்தில் ஒளி வேகத்தை நெருங்கிப் புரோட்டான் கணைகள் மோதல் – 5

சி. ஜெயபாரதன், கனடா April 2, 2010

This entry is part [part not set] of 29 in the series 20100402_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

உலகப் பெரும் விரைவாக்கி யந்திரம்

ஒளிவேகத்தை ஒட்டிப்

புரட்டானை மோத விட்டுக்

கரு உடைப்பில்

உருவாக்க முனையும்

கடவுள் துகளை

பிரபஞ்சத்தின் ஆதிமுதல்

பெரு வெடிப்பை ஆய்வகத்தில்

அரங்கேற்றி !

கருந்துளை உண்டாகி நமது

காசினியை விழுங்காது !

பரமாணு வுக்குள்

பம்பரமாய்ச் சுற்றும் நிலையற்ற

நுண்துகள் உலகம் !

பராமணு வயிற்றில்

பொறிக்கும்

குளுவான்கள் ! குவார்க்குகள் !

லிப்டான்கள் !

·பெர்மி யான்கள் !

அந்த நுண்துகள் அனைத்துக்கும்

நிறை அளிப்பதாய் யூகிக்கும்

இறை துகளைப்

பிறப்பிக்க முயல்கிறார் !

“செர்ன் பரமாணு உடைப்பி ஒரு கால யந்திரம் (Time Machine) ! இது நுண்துகள் விஞ்ஞானிகளுக்கு ஒரு பூர்வீகப் பூங்கா (Jurassic Park for Particle Physicists). இப்போது அவர் உண்டாக்கியுள்ள அல்லது உண்டாக்கப் போகும் சில நுண்துகள்கள் 14 பில்லியன் ஆண்டுகளாகக் காணப் படாதவை !”

·பிலிப் சூவே (Philip Schewe, Science Writer, American Institute of Physics)

“பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்து பில்லியன்த் தசம விநாடியில் (Billionth of a Second of the Big Bang) தோன்றிய திரைக் காட்சியைக் கண்டு விட்டோம். இந்தப் புதிய கட்டம் “முதல் பௌதிகம்” என்று பெயர் அளிக்கப் படுகிறது ! இவற்றைப் போல் இன்னும் ஈராண்டுகள் செய்யப் போகும் பல பில்லியன் புரோட்டான் மோதல்களின் துவக்கக் கட்டம் இது.”

ஜேம்ஸ் கில்லிஸ் (James Gillies, CERN Scientist)

“இம்மாதிரிப் பௌதிகத்தில் புதிய நிகழ்ச்சிகளை நோக்க முதலில் புள்ளி விவரச் சேமிப்பே முக்கியமானது. அவற்றில் நாம் முதலில் எவ்விதம் படைக்கப் பட்டோம் என்பதை அறியும் தடக்குறி கிடைக்கும். மேலும் பிரபஞ்சத்தில் மொத்தம் 96% உள்ள புலப்படாத கரும் பிண்டம் (Invisible Dark Matter) பற்றி அறியும் குறிக்கோளும் அதன் மூலம் கருஞ்சக்தி வி¨சையைப் (Dark Energy -Antigravity Force) புரிந்து கொள்வதும் திட்டமிடப் பட்டுள்ளன.

டெஸ்பியோனா ஹாட்ஷி·போடியாடு (Despiona Hatzifotiadu, CERN Scientist)

மிஸியோ காக்கு, பௌதிக மேதை (Michio Kaku, New York)

“மேற்கட்ட செர்ன் சோதனையில் விரைந்து பாயப் போகும் எதிர் எதிர் ஒளிக்கற்றைகள் நேரிணைப்பு (Alignment of Beams) செய்யப் படவேண்டும். அது நிபுணருக்குப் பெரும் சவாலானது. அட்லாண்டிக் கடலின் அகண்ட இருபுறக் கரைகளிலிருந்து இரண்டு எதிர், எதிர் ஊசிகளை அனுப்பிக் கடல் நடுமையத்தில் அவற்றை மோத வைக்கும் சவாலைப் போலாகும்,”

ஸ்டீவ் மையர்ஸ் (Steve Myers, Director of CERN Accelerators & Technology)

மனித இனம் தொடுவானுக்கு அப்பால் விண்வெளியை நோக்கி அங்கே என்ன உள்ள தென்று எப்போதுமே அறிய விரும்பியுள்ளது ! 15 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நேர்ந்த பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பு நிகழ்ச்சி ஓர் வரையறைக் குட்பட்ட காலத்தில்தான் எழுந்திருக்கிறது ! அதாவது 15 பில்லியன் ஆண்டுக்கு முந்தி உண்டான வடிவுகளை (Objects) நாம் காண முடியாது ! காரணம் அதுவரைப் பயணம் செய்யும் கால வரம்பு ஒளிக்குப் போதாது ! ஆதலால் இன்னும் ஆழமாய் நோக்கி உளவச் சக்தி வாய்ந்த மிகக் நுண்ணிய மின்னலைகளை (Short Waves) நாம் பயன்படுத்த வேண்டி யுள்ளது. ஆகவேதான் (செர்ன் போன்ற) பூத விரைவாக்கி யந்திரங்கள் பரமாணுக்களை மிகச் சக்தியூட்டிச் சோதிக்கத் தேவைப்படுகின்றன !

விஞ்ஞான மேதை டாக்டர் ஸ்டி·பென் ஹாக்கிங் (பிப்ரவரி 3, 1994)

கியான்லுயிகி அர்துயினி (Gianluigi Arduini) (LHC Deputy Head of Hardware Commissioning)

கெல்லி ஜாகர், (Kellie Jaeger, Astronomy Magazine)

இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்திலே புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும்தான் முதன்முதல் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட மூலாதாரப் பரமாணுக்கள் (Subatomic Particles). அவை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சமயத்தில் அவைதான் அணுவின் பிளக்க முடியாத மூலப் பரமாணுக்களாய்க் கருதப்பட்டன. 1960 ஆண்டுகளில் அவற்றுக்கும் நுட்பமான துகள்களால் பரமாணுக்கள் உருவாகியுள்ளன என்று அறியப் பட்டது. புதுமுறைச் சோதனைகள் மூலம் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களின் உறுதியற்ற உள்ளமைப்பை இப்போது அழுத்தமாய்ச் சொல்ல முடிகிறது.

கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

முதன்முதல் ஒளிவேகத்தை நெருங்கிப் பேராற்றலில் பரமாணு உடைப்பு

2010 மார்ச் மாதம் 30 ஆம் தேதி முதன்முதலாக உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் செர்னில் ஒளி வேகத்தை ஒட்டிய விரைவில் புரோட்டானை உடைத்துப் பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பின் ஆதிகால நிகழ்ச்சியைப் போன்ற ஒரு காட்சியைத் மீண்டும் திரையிட்டுக் காட்டியது ! பத்து பில்லியன் டாலர் செலவில் பதினைந்து ஆண்டுகளாய்க் கட்டப்பட்ட செர்ன் விரைவாக்கி யந்திரம் செய்து காட்டிய சோதனை ஒரு நாள் பிரபஞ்சத் தோற்றத்தின் உண்மை வரலாற்றைக் கூறும்.

இதுவரை உண்டாக்கிய சக்தியை விட மூன்று மடங்கு (3.5 TeV + 3.5 TeV = 7.0 Tev) உற்பத்தி செய்து செவ்வாய்க் கிழமை (மார்ச் 30, 2010) எதிர் எதிர் பயணம் செய்த இரு புரோட்டான் கணைகள் மோதி வரலாற்று முக்கியத்துவம் பெற்ற பரமாணு உடைப்பைச் செர்ன் நிகழ்த்திக் காட்டியது ! மோதும் சக்தி படிப்படியாக 2010-2011 ஆண்டுகளில் இன்னும் உயர்த்தப் பட்டு செர்ன் ஆய்வு யந்திரம் தனது முழுத்தகுதி ஆற்றலின் குறிக்கோளை நிரூபித்துக் காட்டும்.

விஞ்ஞானிகளிடையே 1970 ஆண்டுகளில் நிலவிய பரமாணு நிலைத்துவ மாடல் (Standard Model of Sub-atomic Particles) இப்போது பூரணம் அடையாத மாடலாகக் கருதப் படுகிறது. இதுவரை பரமாணுக்களின் ஈடுபாட்டை (Sub-atomic Particles Interactions) அறிந்த அணுவின் நிலைத்துவ மாடலுக்கு அப்பால் உள்ள ஓர் புதிய பௌதிக முறைப்பாடை நோக்கிச் செல்கிறார். அந்த நிலைத்துவ மாடலில் 16 நுண்துகள்கள் (12 பிண்டத் துகள்கள் + 4 விசையூட்டும் துகள்கள்) (12 Matter Particles + 4 Force-Carrier Particles =16 Particles). ஹிக்ஸ் போஸான் என்னும் யூகிப்புத் துகள் அந்தத் துகள்கள் ஏன் நிறை (Mass) கொண்டுள்ளன என்பதற்கு விளக்கம் அளிக்கிறது. நிலைத்துவ மாடலில் துகள்கள் ‘ஹிக்ஸ் தளத்தில்’ (Higgs Field) ஈடுபாட்டு அவற்றின் தனித்துவ நிறையை அடைகின்றன. ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் அந்த ஹிக்ஸ் தளத்தைத் தாங்கியுள்ளது. ஹிக்ஸ் போஸான் செர்ன் புரோட்டான் உடைப்புச் சோதனையில் இனிமேல்தான் அதி உச்ச சக்தியில் (> 14 Tev) 2010 – 2012 ஆண்டுகளில் கண்டுபிடிக்கப்பட வேண்டும்.

“இது உலகத் தோற்றத்தைக் கூறும் முதற்பிரிவு (Genesis Chapter -1) விளக்கம் நோக்கி மனிதர் வைக்கும் மாபெரும் கால்தடம் ! செர்ன் உடைப்பி பிரபஞ்சத் தோற்றப் படைப்பு யந்திரம் (Genesis Machine) ! பிரபஞ்ச வரலற்றின் மாபெரும் மகத்தான காட்சியை மீண்டும் திரையிட்டுக் காட்ட செர்ன் உதவுகிறது ! புதிரான இந்த நுண்துகள்களின் கண்டுபிடிப்பு பிரபஞ்சத்தில் நாம் யாரென்னும் கருத்தை மாற்றி விடலாம் !” என்று பௌதிக மேதை மிஸியோ காக்கு, (Michio Kaku, New York) கூறுகிறார். “செர்ன் பரமாணு உடைப்பி ஒரு கால யந்திரம் (Time Machine) ! இது நுண்துகள் விஞ்ஞானிகளுக்கு ஒரு பூர்வீகப் பூங்கா (Jurassic Park for Particle Physicists). இப்போது அவர் உண்டாக்கியுள்ள அல்லது உண்டாக்கப் போகும் சில நுண்துகள்கள் 14 பில்லியன் ஆண்டுகளாகக் காணப் படாதவை !” என்று ·பிலிப் சூவே (Philip Schewe, Science Writer, American Institute of Physics) குறிப்பிடுகிறார். துகள் பௌதிக விஞ்ஞானிகள் ஓர் அணுவுக்கு அணுவின் அடிப்படையில் தூய சக்தியை அளக்க அது ஒரு பதிவு முறைப்பாடு. ஒப்பீடாக மரக் கட்டை எரித்தாலோ அல்லது எந்த இரசாயன இயக்கத்திலோ ஓர் எலெக்டிரான் வோல்ட் சக்தியை ஓரணு அளிக்கும் ( 1 eV : One Electron Volt Energy Energy per Atom). அது போல் ஒரு யுரேனிய அணுவைப் பிளப்பதால் இயக்கத்தில் 200 MeV சக்தி வெளியாகும். செர்ன் பரமாணு உடைப்பி இப்போது முதன் முறையாக 7 TeV (Trillion electron Volt) சக்தி உற்பத்தி செய்து உள்ளது. அதாவது பல கிலோ கிராம் யுரேனியத்தைப் பயன்படுத்துவதற்குப் பதிலாக இரு புரோட்டான் கணைகளை ஒளி வேகத்தை ஒட்டி விரைவாக்கி மோத விட்டு 7 TeV சக்தியை ஆக்கியுள்ளார்.

செர்ன் உடைப்பி செய்த புதுச் சோதனைகளின் விளைவுகள்

செர்ன் பதிவுக் கருவிகள் புரோட்டான் மோதல்களில் பல்வேறு பௌதிக விளைவுகளைச் சேகரித்துள்ளன. மிகையான சக்தி அளவில் சாதாரணமாக இயற்கையில் அகிலக் கதிர்கள் (Cosmic Rays) எல்லாப் பொழுதிலும் அதேபோல் செய்து வருகின்றன. இப்போது செர்ன் பரமாணு உடைப்பியில் எழும் ஒளிக்கற்றைகள் வெகு உறுதியானவை. கோடான கோடி புரோட்டான் திரட்சி பெற்று மிக அடர்த்தியானவை. அந்தத் திறமை கொண்டு இன்னும் செர்ன் சீராக இரண்டு வருடங்கள் (2012 வரை) சோதனகள் செய்து வரும். பதிவாகியுள்ள நுண்துகள் கணக்கீடுகள் (Recorded Particles Data) இதுவரை அறியப் படாத, விடை காணாத புதிய நுண்துகள் தகவலைத் தெரிவிக்கும். அதன் முடிவுகள் பிரபஞ்சத்தில் ‘எதிர்ப் பிண்டம்’ (Anti-Matter) இருப்பதைக் காட்டலாம். கடவுள் துகள் என்று இதுவரை யூகிக்கப் பட்ட ஹிக்ஸ் போஸான் நுண்துகளைக் (Higgs Boson – A Hypothetical Particle) காட்டலாம். விஞ்ஞானிகள் இந்த ஹிக்ஸ் போஸான்தான் மற்ற துகள்களுக்கு நிறையைத் (Mass) தருவதாகக் கருதுகிறார். அதுபோல் ஹிக்ஸ் போஸானே பிரபஞ்சத்தில் மற்ற பொருள்கட்கும், உயிர்ப் பிறவிகளுக்கும் நிறை அளிக்கப் படுவதாகக் கருதப் படுகிறது. முழு ஆற்றலில் (14 TeV) செர்ன் உளவிகள் விநாடிக்கு 600 மில்லியன் மோதல்களைப் பதிவு செய்யும். அப்போது டிரில்லியன் கணக்கான புரோட்டான்கள் செர்ன் புதை வட்டக் குழல்களில் வினாடிக்கு 11245 தடவைகள் சுற்றி வரும்.

மேலும் செர்ன் யந்திரம் பிரபஞ்சத்தில் 23% இருக்கும் கரும்பிண்டத்தைப் (Dark Matter) பூமியில் காண விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவி செய்யலாம். “இந்த நுண்துகள்கள் யாவும் பிரபஞ்சத்தில் இழக்கப் பட்ட அல்லது இதுவரைக் காணாத ஆயிரக் கணக்கான ‘இணைப்பிடப் பூர்த்திப் புதிர்த்’ (Jigsaw Puzzle) துணுக்குகள் ஆகும்,” என்று மிசியோ காக்கு கூறுகிறார். “இதுவரைப் பௌதிகத்தில் விசைகளைப் (Forces in Physics like Magnetism, Gravity etc) பற்றி இதுபோல் தெரிந்த போதெல்லாம் மனித வரலாற்றில் பெரும் புரட்சி ஏற்பட்டுள்ளன,” என்றும் குறிப்பிடுகிறார். ஒப்பீட்டுக்கு தொழிற் புரட்சி, மின்சாரம், அணுயுகத் தோற்றம் ஆகியவற்றின் காரண கர்த்தாக்களை – ஐஸக் நியூட்டன், தாமஸ் ஆல்வா எடிசன், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் ஆகியோரைக் கூறுகிறார். மேலும் செர்ன் கண்டுபிடிப்புகள் பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பு, இணைப் பிரபஞ்சங்கள், (Parallel /Alternate Universes), காலப் பயணம் (Time Travel) பற்றி அறிய வாய்ப்பளிக்கலாம். செர்ன் சோதனையில் விளையப் போகும் பயங்கரக் கருந்துளையால் (Black Hole) பூமியில் பெரும் பாதிப்புகள் நேரலாம் என்று சிலர் அஞ்சுகிறார். ஆனால் அவ்விதம் உண்டாகும் சிறு கருந்துளைகள் பலவீனம் ஆனவை என்றும் சீக்கிரம் ஆவியாகி மறைந்து விடும் என்றும் பல விஞ்ஞானிகள் அவற்றை மறுத்துக் கூறுகிறார். “பிரபஞ்ச வெளியில் கருந்துளைகள் சில சமயத்தில் மோதிக் கொள்கின்றன. இதுவரை அவற்றால் பாதிப்புகள் ஒன்றுமில்லை,” என்று மிசியோ காக்கு ஒதுக்கித் தள்ளுகிறார்.

செர்ன் விரைவாக்கி சோதனையில் படைத்த சில பரமாணுக்கள்

செர்ன் விரைவாக்கி உச்ச சக்தியில் இதுவரை உருவாக்கிய நுண்துகள் (High Energy Particles) விளைவுகளை செர்ன் நிபுணர் வெளியிட்டுள்ளார். LHC (Large Hadron Collider) என்னும் ‘மிகப் பெரிய ஹாட்ரான் மோதி’ தான் கொண்டுள்ள எளிய ‘மியுவான் மின்சுருள் உளவியால்’ (Muon Solenoid Detector) 2009 டிசம்பரில் புதிய நுண்துகள்களின் ஈடுபாடுகளைக் (Particle Interations) காட்டிப் பதிவு செய்துள்ளன. உச்ச சக்திப் பௌதிக வெளியீட்டில் (High Energy Physics Journal) கோட்பாட்டு முன்னறிவிப்பை (Theoretical Prediction) விட பற்பல புதிய நுண்துகள்களைத் தாம் கண்டிருப்பதாக LHC விஞ்ஞானிகள் வெளியிட்டுள்ளார். அந்த நுண்துகள்கள் யாவும் ஒரு டிரில்லியன் எலெக்டிரான் வோல்ட் சக்திக்கு (1 Trillion eV Energy Level) மேற்பட்ட அளவில் செர்ன் விரைவாக்கியால் உருவாக்கப் பட்டவை. புரோட்டான் கணைகளை 1 TeV சக்தி நிலைப்பாட்டில் எதிர் எதிராக விரைவாக்கிப் பெற்ற புதிய நுண்துகள்கள் என்ன ? பயான்கள், (Pions) கௌவான்கள் (Kaons) எனப்படுபவை. அவை யாவும் ‘துகள் பௌதிகத்தில் ‘ (Particle Physics) அறியப்படும் அபூர்வ நுண்துகள்களாகும். 2010 இல் செய்யப் போகும் ஈய உலோக அயனிகள் ஈடுபாட்டு மோதல்களில் (Collisions involving Ions of Lead) இன்னும் அநேக நுண்துகள் விளைவுகளை எதிர்நோக்கலாம். மேலும் விரைவாக்கி 1 TeV, சக்தி நிலையைத் தாண்டி 3.5 TeV, 7 TeV, சக்தி நிலைகளில் மோதல்கள் உண்டாக்கி இன்னும் பெரிய நுண்துகள்களைப் பதிவு செய்ய 2010–2012 ஆண்டுகளில் திட்டங்கள் உள்ளன. இப்போது 7 TeV சக்தியில் பதிவு செய்த புரோட்டான் மோதல் விளைவுகளைப் பன்னாட்டு விஞ்ஞானிகள் ஆராய்ந்து விபரங்கள் வெளியிடப் பல மாதங்கள் ஆகலாம்.

(தொடரும்)

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)

2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Many Planets are in the Solar System ? (Aug 21, 2007)

3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)

4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)

5. Sky & Telescope – Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]

6. Cosmos By Carl Sagan (1980)

7. Dictionary of Science – Webster’s New world [1998]

8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)

9. Atlas of the Skies – An Astronomy Reference Book (2005)

10 Hyperspace By : Michio kaku (1994)

11 Universe Sixth Edition By: Roger Freedman & William Kaufmann III (2002)

12 Physics for the Rest of Us By : Roger Jones (1992)

13 CERN Large Hadron Collider – Particle Physics – A Giant Takes on Physics’ Biggest Question By : The New York Times (May 15, 2007)

13 CERN Fires up the New Atom Smasher to Near Big Bang By : Alexander Higgins [Sep 7, 2008]

14 World’s Largest Atom Smasher (CERN) Completion [March 26, 2008]

15. Time Magazine Report – The Moment [September 10, 2008] Geneva [Sep 22, 2008]

16 CERN Atom Smasher – Latest Wikipedia Report.

17 BBC News What Happened to the Big Bang Machine (Sep 20, 2008)

18 BBC News LHC Gets Colder than Deep Space By Paul Rincon (Oct 16, 2009)

19 BBC News Particle Beams Injected into LHC (Oct 26, 2009)

20 Rebirth of the LHC : The Search for the God Particle Resumes (Nov 2, 2009)

21 Second Chance of Large Hadron Collider To Deliver Universe’s Secrets By : Robin McKie, Geneva (Nov 1, 2009)

22. http://jayabarathan.wordpress.com/2008/09/18/cern-atom-smasher/ (CERN Article-1)

23 http://jayabarathan.wordpress.com/2008/09/26/cern-atom-smasher-2/ (CERN Article-2)

24 http://jayabarathan.wordpress.com/2009/11/05/cern-worlds-greatest-atom-smasher/ (CERN Article-3)

24 (a) http://jayabarathan.wordpress.com/2010/03/25/cern-atom-smasher-4/ (CERN Article-4)

25 BBC News LHC High Energy Results Published By Jason Palmer (Feb 9, 2010)

26 BBC News : LHC Smashes Energy Record Again (March 19, 2010)

27 BBC News : God Particle Hunt Set to Start By Paul Rincon (March 23, 2010)

28 http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider (CERN Atom Smasher) (25 March 2010)

29 BBC News : The Scince of LHC By Paul Ricncon (Nov 20, 2009)

30 BBC News : Collider Sees High-Energy Success (March 30, 2010)

31 Large Hydron Atom Smasher Reaches Near Speed of Light (Daily Galaxy) March 31, 2010

31(a) Deep Thought – The Large Hadron Collider Could Prove the Existence of a Parallel Universe (Daily Galaxy 2009 Top Story) Jan 6, 2010

32 Atom Smasher Will Keep Revealing “The Beginning” (CTV News, Canada) March 30, 2010

******************

S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) (April 1, 2010)

Series Navigation

20100402_Issue

சி. ஜெயபாரதன், கனடா

உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரத்தில் கடவுள் துகளைத் தேடும் சோதனை – 4

சி. ஜெயபாரதன், கனடா April 2, 2010

This entry is part [part not set] of 29 in the series 20100402_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

பூத விரைவாக்கி யந்திரம்
சோதனை துவங்கும் மீண்டும் !
மோத விட்டுப்
புரட்டானை உடைக்கும் !
கரு வெடிப்பில் உருவாக்கும்
கடவுள் துகளை !
பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பை
ஆய்வ கத்தில்
அரங்கேற்றும் காட்சி !
கருந்துளை உண்டாகி இந்தக்
காசினியை விழுங்காது !
சிகாகோவில் ·பெர்மி முதலாய்ச்
செய்து காட்டிய
அணுப் பிளவுத் தொடரியக்க
ஆய்வை போன்றது !
பரமாணு வுக்குள்
பம்பரமாய்ச் சுற்று மோர்
கடுகு ஞாலம் !
பராமணு முட்டை யிட்டுக்
குஞ்சுகள் பொறிக்கும்
குளுவான்கள் ! குவார்க்குகள் !
லிப்டான்கள் !
·பெர்மி யான்கள் !
இதுவரை இருப்பதாய் யூகித்த
கடவுள் துகளைப்
படைக்க முனைகிறார் !
நுட்பத் துகள் ஹிக்ஸ் போஸானை
சுட்டுப் படைத்திடுமா
வட்ட விரைவாக்கி
யந்திரம் ?

Fig. 1
CERN Ready to Smash Proton

ஸ்டீவ் மையர்ஸ் (Steve Myers, Director of CERN Accelerators & Technology)

Fig. 1A
CERN The Largest Atom Smasher

“புரோட்டான் ஒளிக்கற்றைச் சோதனை துகள் உடைப்புச் சோதனைச் சாதனங்கள் செம்மையாக இயங்குவதைக் காட்டுகிறது. இந்தச் சாதனை இயக்கம் சீரிணைப்புச் செம்மை வினை (Work of Synchronization). துரிதக் காந்தங்கள் முதலில் சீரிணிப்பாகி ஒளிக்கற்றையை வேகத்தை வளர வைத்து ஒரு விரைவாக்கியிலிருந்து மறு விரைவாக்கிக்கு மாற்றி முடிவில் பெரு உடைப்பு யந்திரத்துக்குத் திருப்ப வேண்டும். அப்போது யந்திரத்தின் சீரிணைப்பும் அதை ஏற்றுக் கொள்ள வேண்டும். அத்தகைய நிகழ்ச்சி 100 பிக்கோ வினாடிக்குள் (Pico-sceconds) நேர்ந்து விடும்.” (One Picosecond = 1 /10^12 Sec)
கியான்லுயிகி அர்துயினி (Gianluigi Arduini) (LHC Deputy Head of Hardware Commissioning)
மாபெரும் சக்தி வாய்ந்த மிக நுண்ணிய துகள்கள்தான் பிரபஞ்சத்தின் பெரும்பான்மைச் சக்தி இயக்கங்கள் பற்றிய வினாக்களுக்கு விடை அளிக்கின்றன.
ஸ்காட் வேக்லி, (Scott Wakely) துணைப் பேராசியர், சிகாகோ பல்கலைக் கழகம். (2006)

ஓர் எலெக்டிரானின் உள்ளே பயணம் செய்ய முடிந்தால், ஒளிந்திருக்கும் அதற்குரிய ஓர் அகிலத்தைப் பார்க்க முடியும் ! மேலும் அதற்குள்ளே காலாக்ஸிகளுக்கு ஒப்பான ஒளிமந்தைகளும் சிறிய அண்டங்களும், எண்ணற்ற நுண் துகள்களும் அடுத்த அகிலங்களாக இருக்கலாம் ! பரமாணுக் குள்ளேயும் அவ்விதம் முடிவில்லாமல் அடுத்தடுத்துப் பிரபஞ்சத்தில் பிரபஞ்சங்களாய் விண்வெளியில் உள்ளன போல் இருக்கலாம் !
ஒன்றுக்குச் சான்றுகள் இல்லாமை என்பது அது இல்லாமைக்குச் சான்றில்லை !
கார்ல் ஸேகன் (Carl Sagan) வானியல் துறை மேதை

Fig. 1B
CERN Huge Magnet

மனதைக் துள்ள வைக்கும் உச்ச சக்தி வானியல் பௌதிகம் (High Energy Astrophysics) நுட்பத் துகளை பிரமாண்டத்துடன் பிணைக்கிறது. இத்துறையில் எழுந்த முன்னேற்றக் கோட்பாடுகள் பிரபஞ்சத் துவக்கத்தின் நிகழ்ச்சிகளையும், அப்போது தோன்றிய பேரளவுச் சக்தி வாய்ந்த இயக்கங்களையும் உளவு செய்ய விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவுகிறது. அத்துடன் அடுத்த சில ஆண்டுகளுக்கு மேலும் புதுக் கண்டுபிடிப்புகள் தோன்றுவதற்கு உறுதி அளிக்கின்றன.
கெல்லி ஜாகர், (Kellie Jaeger, Astronomy Magazine)
இருபதாம் நூற்றாண்டின் ஆரம்பத்திலே புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும்தான் முதன்முதல் கண்டுபிடிக்கப்பட்ட மூலாதாரப் பரமாணுக்கள் (Subatomic Particles). அவை கண்டுபிடிக்கப்பட்ட சமயத்தில் அவைதான் அணுவின் பிளக்க முடியாத மூலப் பரமாணுக்களாய்க் கருதப்பட்டன. 1960 ஆண்டுகளில் அவற்றுக்கும் நுட்பமான துகள்களால் பரமாணுக்கள் உருவாகியுள்ளன என்று அறியப் பட்டது. புதுமுறைச் சோதனைகள் மூலம் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களின் உறுதியற்ற உள்ளமைப்பை இப்போது அழுத்தமாய்ச் சொல்ல முடிகிறது.
கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

Fig. 1C
CERN Accelerator Complex

புரோட்டான் உடைப்பில் கடவுள் துகளைத் தேடும் விஞ்ஞானிகள்

வரப் போகும் செவ்வாய்க் கிழமை (மார்ச் 30, 2010) செர்ன் உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரத்தை ஆட்சி செய்யும் நிபுணர் முதன்முதலாக 3.5 டிரில்லியன் எலெக்டிரான் வோல்ட் (3.5 TeV) (1 Trillion eV= 1X10^18 eV Energy) மிகப் பெரும் சக்தி ஊட்டி வேகத்தை அதிகரித்துப் புரோட்டான் கணைகளை மோத விட்டு அதன் விளைவுகளைப் பதிவு செய்யப் போகிறார். அந்த அசுர சக்தியைச் செர்ன் துகள் விரைவாக்கி (CERN Particle Accelerator) சென்ற வாரம்
முதல்முறையாக உற்பத்தி செய்ய முடிந்தது. கணைகளை மோத விடுவதற்கு முன்பு இப்போது விஞ்ஞானிகள் அந்த அசுர சக்தி அளவை நீடித்து நிலவக் கட்டுப்பாடு செய்ய வேண்டும். பிறகு புரோட்டான் கணைகளை அந்த சக்தியால் விரைவாக்கி முட்ட விட்டு நுட்பத் துகள் ஹிக்ஸ் போஸான் (Higgs Boson) விளைகிறதா என்பது சோதிக்கப்படும். துகள் பௌதிகத்தில் (Particle Physics) ஹிக்ஸ் போஸான் பிரபஞ்ச வெடிப்பில் முதலில் தோன்றிய ஓர் மூலாதாரத் துகளாக கருதப் படுகிறது. “ஒளிக்கற்றைகளை (Beams) ஓரளவு வேகத்தில் செர்ன் விரைவாக்கியில் சுற்ற வைப்பது முதல் பிரச்சனை;

Fig. 1D
CERN Control Room Panels

அவற்றை ஒரு குறிப்பிட்ட தருணம் வரை சுற்ற வைப்பது அடுத்த பெரும் சவால்,” என்று ஜேம்ஸ் கில்லிஸ் (James Gillies, Director of Communications, CERN) கூறுகிறார். எதிர் எதிராக விரைந்து வரும் இரண்டு புரோட்டான் கணைகள் 3.5 (TeV) சக்தி வேகத்தில் மோதி செர்ன் விரைவாக்கி உருவாக்கியின் குறிக்கோள் சோதிக்கப்படும். ஆயினும் முடிவான மேற்பட்ட சக்தியில் (7 TeV) இன்னும் புரிய வேண்டிய மேற்கட்டச் சோதனைகள் பற்பல உள்ளன.
“மேற்கட்ட செர்ன் சோதனையில் விரைந்து பாயப் போகும் எதிர் எதிர் ஒளிக்கற்றைகள் நேரிணைப்பு (Alignment of Beams) செய்யப் படவேண்டும். அது நிபுணருக்குப் பெரும் சவாலானது. அட்லாண்டிக் கடலின் அகண்ட இருபுறக் கரைகளிலிருந்து இரண்டு எதிர், எதிர் ஊசிகளை அனுப்பிக் கடல் நடுமையத்தில் அவற்றை மோத வைக்கும் சவாலைப் போலாகும்,” என்று ஸ்டீவ் மையர்ஸ் (Steve Myers, Director of CERN Accelerators & Technology) கூறுகிறார். பொன் வட்டப் பாதை (Golden Orbit) எனப்படும் 27 கி.மீடர் (சுமார் 17 மைல்) நீளமுள்ள வட்ட இணைப்புக் குழல்கள் பூமிக்குக் கீழ் 100 மீடர் (330 அடி) மட்டத்தில் பிரான்ஸ்-சுவிட்ஜர்லாந்து எல்லையில் அமைக்கப் பட்டுள்ளன. 2008 இல் இயங்க ஆரம்பித்த செர்ன் விரைவாக்கியில் திரவ ஹீலியம் வாயு குகைக் குழலில் கசிந்து விபத்து நேர்ந்து பழுதுகளைச் செப்பணிடப் 14 மாதங்கள் ஆகிவிட்டன ! இன்று முதல் மார்ச் 30, 2010 வரை ஒளிக்கற்றைக் கணைகளின் கட்டுப்பாட்டு ஏற்பாடுகள் (Beam Control Systems) இயக்கப்பட்டு அவற்றின் நிலைப்பாடு உறுதி செய்யப்படும். இவையெல்லாம் நிச்சயமான பிறகு செர்ன் விரைவாக்கி இயங்கி பிரபஞ்சத்துத் துவக்கத்தின் போது தோன்றிய முதற் பிறவித் துகள்களை உருவாக்கிக் காட்டும். அவற்றைச் செய்முறையில் பதிவு செய்ய சுமார் 1200 உச்சக் கடத்திக் காந்தங்கள் (Superconducting Magnets) புரோட்டான் கணைகளை வளைத்து ஒளிக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் (Close to the Speed of Light) விரைவாக்கம் செய்யும்.

Fig. 1E
CERN Main Concerns

செர்ன் விரைவாக்கி சோதனையில் உண்டாக்கிய சில பரமாணுக்கள்

செர்ன் விரைவாக்கி உச்ச சக்தியில் இதுவரை உருவாக்கிய நுண்துகள் (High Energy Particles) விளைவுகளை செர்ன் நிபுணர் வெளியிட்டுள்ளார். LHC (Large Hadron Collider) என்னும் ‘மிகப் பெரிய ஹாட்ரான் மோதி’ தான் கொண்டுள்ள எளிய ‘மியுவான் மின்சுருள் உளவியால்’ (Muon Solenoid Detector) 2009 டிசம்பரில் புதிய நுண்துகள்களின் ஈடுபாடுகளைக் (Particle Interations) காட்டிப் பதிவு செய்துள்ளன. உச்ச சக்திப் பௌதிக வெளியீட்டில் (High Energy Physics Journal) கோட்பாட்டு முன்னறிவிப்பை (Theoretical Prediction) விட பற்பல புதிய நுண்துகள்களைத் தாம் கண்டிருப்பதாக LHC விஞ்ஞானிகள் வெளியிட்டுள்ளார். அந்த நுண்துகள்கள் யாவும் ஒரு டிரில்லியன் எலெக்டிரான் வோல்ட் சக்திக்கு (1 Trillion eV Energy Level) மேற்பட்ட அளவில் செர்ன் விரைவாக்கியால் உருவாக்கப் பட்டவை. புரோட்டான் கணைகளை 1 TeV சக்தி நிலைப்பாட்டில் எதிர் எதிராக விரைவாக்கிப் பெற்ற புதிய நுண்துகள்கள் என்ன ? பயான்கள், (Pions) கௌவான்கள் (Kaons) எனப்படுபவை. அவை யாவும் ‘துகள் பௌதிகத்தில் ‘ (Particle Physics) அறியப்படும் அபூர்வ நுண்துகள்களாகும். 2010 இல் செய்யப் போகும் ஈய உலோக அயனிகள் ஈடுபாட்டு மோதல்களில் (Collisions involving Ions of Lead) இன்னும் அநேக நுண்துகள் விளைவுகளை எதிர்நோக்கலாம். மேலும் விரைவாக்கி 1 TeV, சக்தி நிலையைத் தாண்டி 3.5 TeV, 7 TeV சக்தி நிலைகளில் மோதல்களை உண்டாக்கி இன்னும் பெரிய நுண்துகள்களைப் பதிவு செய்ய 2010–2012 ஆண்டுகளில் வாய்ப்புக்கள் உள்ளன.

Fig. 1F
Proton Proton Collision

பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தின் வெற்றிகரமான முதல் சோதனை
2008 செப்டம்பர் 10 ஆம் தேதி ஜெனிவாவுக்கு அருகில் அடித்தளத்தில் கட்டப்பட்டுள்ள பூதகரமான செர்ன் வட்ட விரைவாக்கி அரணில் முதன்முதல் புரோட்டான் கணைகளை ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் எதிர்த்திசையில் முட்ட வைத்துத் துகள் பௌதிக விஞ்ஞானிகள் (Particle Physicists) வெற்றிகரமாக முதற்படிச் சோதனையைச் செய்து காட்டினார்கள்.
அந்த ஆராய்ச்சி மூலம் இதுவரைக் காணாத பிரபஞ்சத்தின் மூலாதாரத் துகள், “ஹிக்ஸ் போஸான்” (Higgs Boson) என்பது விளைந்திடுமா என்று விஞ்ஞானிகள் தேடினர். அப்போது சோதனையில் எழும் பேரளவு உஷ்ணத்தில் பெருஞ் சிதைவு ஏற்பட்டு வெடித்துக் கருந்துளை ஒன்று உருவாகிப் பூமி விழுங்கப்பட்டு விடும் என்று சில விஞ்ஞானிகள் எச்சரிக்கை செய்து ஆராய்ச்சியைத் தடை செய்ய முயன்றார்கள் ! ஆனால் அப்படி ஒரு கருந்துளை உருவாகா தென்று பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞான மேதை ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங் ஊக்கம் அளித்தார் ! மேலும் விஞ்ஞானிகள் பெரிதும் எதிர்பார்க்கும் ஹிக்ஸ் போஸான் அந்தச் சோதனையில் எழாது என்றும் ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங் நூறு டாலர் பந்தயம் வைத்தார் ! செர்ன் முதல் சோதனையில் ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் எழாமல் போவதே நல்லதென்றும், அதனால் மற்ற விந்தையான விளைவுகளை உண்டாக்க வழிவகுக்கும் என்று ஹாக்கிங் விளக்கினார். இறுதியில் வெற்றி பெற்றவர் ஹாக்கிங்தான் ! புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் மோதிக் கொள்ளும் முதல் சோதனையில் ஹிக்ஸ் போஸான் மூலாதாரத் துகள் ஏனோ விளைய வில்லை !

Fig. 1G
CERN Atlas Collision Chamber

முதல் சோதனையில் கிடைத்த நல்ல செய்தி

ஆனால் முதல் சோதனையில் கிடைத்த நல்ல செய்தி என்ன ? பூதப் பரமாணு உடைப்பி எனப்படும் [Large Hadron Collider (LHC)] செர்ன் (CERN) விரைவாக்கிச் சோதனையில் சிக்கலில்லை ! பிரச்சனை யில்லை ! தவறுகள் எதுவும் முதலில் நேரவில்லை ! அசுரக் கருந்துளை உருவாகி நமது அருமைப் பூமியை விழுங்க வில்லை ! அத்துடன் ஹாக்கிங் எதிர்பார்த்தபடி ஹிக்ஸ் போஸான் துகளும் காணப்பட வில்லை ! உலகத்திலே திறமையுள்ள விஞ்ஞானிகள் 20 ஆண்டுகளாய்க் காத்திருந்து செர்ன் இப்போது மீண்டும் 2009 செப்டம்பரில் ஆரம்பிக்கப் பட்டுத் துவங்கியுள்ளது. இந்த அசுர யந்திரம் பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பைப் போல் குகைஅரங்கத்தில் உருவாக்கி நுட்ப வினாடியில் வெளியாகுபவை எத்தகைய நுண்துகள்கள் (Tiniest Particles) என்று கருவிகள் மூலம் உளவப் படும், புரோட்டான் கணைகளை ஒளிவேகத்துக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் எதிர்த் திசையில் மோத வைத்துப் பரமாணுக்களின் (Sub-Atomic Particles) வயிற்றை உடைத்து இன்னும் புலப்படாமல் ஒளிந்துள்ள பிரபஞ்சத்தின் நுண்துகள்கள் எவையென்று தெளிவாய் அறியப்படும் !

Fig. 1H
God’s Particle Higgs Boson

2008 செப்டம்பரில் யந்திரத்துக்கு நேர்ந்த பெரும் விபத்து !

வெற்றிகரமாக முதல் சோதனையைச் செய்து காட்டிய செர்ன் பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தில் 2008 செப்டெம்பர் 19 ஆம் தேதி நீடித்த கால நிறுத்தத்தை உண்டாக்கும் ஒரு பழுது ஏற்பட்டு உலக விஞ்ஞானிகளைப் பெருத்த ஏமாற்றத்தில் மூழ்க்கி விட்டது ! ஒரு மின்சார இணைப்பு துண்டிப்பால் பிணைப்பு உருகிக் குளிர்ச்சித் திரவ ஹீலியம் கசிந்து “பேரளவு காந்தத் தணிப்பு” (Massive Magnetic Quench) நிகழ்ந்ததால், குளிர்ச்சியில் இருந்த 100 மின்காந்தக் கடத்திகளில் (Superconductor Magnets) உஷ்ணம் உடனே 100 டிகிரி C ஏறிச் சிதைந்து விட்டன ! செர்ன் குகையில் ஒரு டன் ஹீலியம் கசிந்த உடனே தீயணைப்புப் படை வரவழைக்கப் பட்டது. உஷ்ணம் தணிந்த நிலையில் சோதனையின் போது கண்காணிக்கப்பட்ட 16 மைல் அடித்தளக் குகை சூடாகத் தாமதமானதால் ஆய்வாளரும், தீயணைப்பாளரும் சீக்கிரம் உள்ளே நுழைய முடியவில்லை ! அதற்குள் நூறு காந்தக் கடத்திகள் உஷ்ணப் பெருக்கால் எரிந்து கரிந்து பெருஞ் சேதத்தை விளைவித்து விட்டன.

Fig. 2
CERN Control Room Images-2

மீண்டும் உயிர்தெழுந்த பரமாணு உடைப்பு யந்திரம்

Fig. 2A
CERN Repair Work

சோதனையில் பங்கெடுத்த இரண்டு குகைப் பகுதிகள் ஒவ்வொன்றும் 3.5 கி.மீடர் (2.1 மைல்) நீளமுள்ளது. இப்போது முதலாக அனுப்பப்படும் சோதனை ஒளிக்கற்றை பின்ன அளவில் 450 பில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் (eV -Electron Volt) சக்தி மட்டுமே ! எதிர்காலக் குறிக்கோள் ஒளிக்கற்றைச் சுற்றி வந்து முடிவில் 3.5 டிரில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் (3.5 Trillion eV -3.5 X 10^18 eV) சக்தி அளவாகும் ! 2011 ஆண்டுகளில் 7 டிரில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் சக்தி வரை போகும் திட்டம் உள்ளது !

Fig. 3
The First Experiment

Fig. 4
The Universe & Its Particles

ஒளிக்கற்றை காந்தங்களால் வளைக்கப் பட்டு முடிவில் நான்கு பெரும் வெடிப்பரங்கில் (Four Large Chambers) மோதுகின்றன. அவ்விதம் மோதும் போது பேரளவு வெப்பசக்தி உண்டாகி உஷ்ணம் பரிதியை விட 100,000 மடங்கு பெருகிப் பிரபஞ்சம் 13.7 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னிருந்த பெரு வெடிப்பு நிலைக்கு (Big Bang State) ஒப்பாக நிலவ விடுகிறது ! முடிவாக மோதலில் என்ன நிகழும் என்று ஆர்வமோடு விஞ்ஞானிகள் எதிர்நோக்கி உள்ள போது, பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பில் எழுந்திருக்கலாம் என்று ஐயப்படும் “ஹிக்ஸ் போஸான்” (Higgs Boson) எனப்படும் ஓர் அடிப்படைத் துகள் இன்னும் சில மாதங்களில் நிபுணர்கள் முனைந்து 7 TeV or 14 TeV (Trillion Electron Volt Energy) சக்தி வேகத்தில் உண்டாகுமா என்பதைக் காணக் காத்துள்ளார்கள் !

Fig. 5
The Underground Tunnel

(தொடரும்)

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Many Planets are in the Solar System ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. Sky & Telescope – Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science – Webster’s New world [1998]
8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)
9. Atlas of the Skies – An Astronomy Reference Book (2005)
10 Hyperspace By : Michio kaku (1994)
11 Universe Sixth Edition By: Roger Freedman & William Kaufmann III (2002)
12 Physics for the Rest of Us By : Roger Jones (1992)
13 CERN Large Hadron Collider – Particle Physics – A Giant Takes on Physics’ Biggest Question By : The New York Times (May 15, 2007)
13 CERN Fires up the New Atom Smasher to Near Big Bang By : Alexander Higgins [Sep 7, 2008]
14 World’s Largest Atom Smasher (CERN) Completion [March 26, 2008]
15. Time Magazine Report – The Moment [September 10, 2008] Geneva [Sep 22, 2008]
16 CERN Atom Smasher – Latest Wikipedia Report.
17 BBC News What Happened to the Big Bang Machine (Sep 20, 2008)
18 BBC News LHC Gets Colder than Deep Space By Paul Rincon (Oct 16, 2009)
19 BBC News Particle Beams Injected into LHC (Oct 26, 2009)
20 Rebirth of the LHC : The Search for the God Particle Resumes (Nov 2, 2009)
21 Second Chance of Large Hadron Collider To Deliver Universe’s Secrets By : Robin McKie, Geneva (Nov 1, 2009)
22. http://jayabarathan.wordpress.com/2008/09/18/cern-atom-smasher/ (CERN Article-1)
23 http://jayabarathan.wordpress.com/2008/09/26/cern-atom-smasher-2/ (CERN Article-2)
24 http://jayabarathan.wordpress.com/2009/11/05/cern-worlds-greatest-atom-smasher/ (CERN Article-3)
25 BBC News LHC High Energy Results Published By Jason Palmer (Feb 9, 2010)
26 BBC News : LHC Smashes Energy Record Again (March 19, 2010)
27 BBC News : God Particle Hunt Set to Start By Paul Rincon (March 23, 2010)
28 http://en.wikipedia.org/wiki/Large_Hadron_Collider (CERN Atom Smasher) (25 March 2010)

******************
S. Jayabarathan (jayabarat@tnt21.com) (March 25, 2010)

Series Navigation

20100402_Issue

சி. ஜெயபாரதன், கனடா

உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரத்தில் மீண்டும் சோதனை துவங்குகிறது !

சி. ஜெயபாரதன், கனடா November 6, 2009

This entry is part [part not set] of 35 in the series 20091106_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

பூத விரைவாக்கி யந்திரம்
மீண்டும் உயிர்த் தெழுந்தது !
மோத வைத்து உடைக்கும்
புரட்டானை !
கரு வெடிப்பில்
உருவாக்கப் போகிறது
கடவுள் துகளை !
பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்புக் காட்சி
ஆய்வ கத்தில்
அரங்கேற்றும் !
கருந்துளை உண்டாக்கி நமது
காசினியை விழுங்காது !
சிகாகோவில் ·பெர்மி முதலாய்ச்
செய்து வைத்த
அணுப்பிளவுத் தொடரியக்க
ஆய்வு போன்றது !
பரமாணுவுக் குள்ளேயும்
கரகமாடிச் சுற்று மோர்
நுட்ப அகிலம் !
பராமணுக்கள் முட்டை யிட்டுக்
குஞ்சுகள் பொறிக்கும்
கோடான கோடி
குளுவான்கள் ! குவார்க்குகள் !
லிப்டான்கள் !
·பெர்மி யான்கள் !
இதுவரை யூகித்திருந்த
கடவுள் துகள்
நுட்பமான ஹிக்ஸ் போஸானை
சுட்டுப் படைத்திடுமா
வட்ட விரைவாக்கி
யந்திரம் ?

+++++++

Fig. 1
CERN Atom Smasher Tunnel Pipe

மனித இனம் தொடுவானுக்கு அப்பால் விண்வெளியை நோக்கி அங்கே என்ன உள்ள தென்று எப்போதுமே அறிய விரும்பியுள்ளது ! 15 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நேர்ந்த பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பு நிகழ்ச்சி ஓர் வரையறைக் குட்பட்ட காலத்தில்தான் எழுந்திருக்கிறது ! அதாவது 15 பில்லியன் ஆண்டுக்கு முந்தி உண்டான வடிவுகளை (Objects) நாம் காண முடியாது ! காரணம் அதுவரைப் பயணம் செய்யும் கால வரம்பு ஒளிக்குப் போதாது ! ஆதலால் இன்னும் ஆழமாய் நோக்கி உளவச் சக்தி வாய்ந்த மிகக் நுண்ணிய மின்னலைகளை (Short Waves) நாம் பயன்படுத்த வேண்டி யுள்ளது. ஆகவேதான் (செர்ன் போன்ற) பூத விரைவாக்கி யந்திரங்கள் பரமாணுக்களை மிகச் சக்தியூட்டிச் சோதிக்கத் தேவைப்படுகின்றன !

விஞ்ஞான மேதை டாக்டர் ஸ்டி·பென் ஹாக்கிங் (பிப்ரவரி 3, 1994)

கியான்லுயிகி அர்துயினி (Gianluigi Arduini) (LHC Deputy Head of Hardware Commissioning)

மாபெரும் சக்தி வாய்ந்த மிக நுண்ணிய துகள்கள்தான் பிரபஞ்சத்தின் பெரும்பான்மைச் சக்தி இயக்கங்கள் பற்றிய வினாக்களுக்கு விடை அளிக்கின்றன.

ஸ்காட் வேக்லி, (Scott Wakely) துணைப் பேராசியர், சிகாகோ பல்கலைக் கழகம். (2006)

Fig. 1A
CERN Starts First Experiment

ஒன்றுக்குச் சான்றுகள் இல்லாமை என்பது அது இல்லாமைக்குச் சான்றில்லை !

கார்ல் ஸேகன் (Carl Sagan) வானியல் துறை மேதை

கெல்லி ஜாகர், (Kellie Jaeger, Astronomy Magazine)

கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

Fig. 1B
CERN Huge Superconducting Magnet

மீண்டும் உயிர்தெழுந்த பரமாணு உடைப்பு யந்திரம்

2009 அக்போடர் 23 & 25 ஆம் தேதிகளில் பிரான்சில் உள்ள உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் (LHC -Large Hadron Collider) பழுதுகள் நீக்கப்பட்டு மேலும் புதுமையாக்கப் பட்டு மறுபடியும் இயங்க ஆரம்பித்து தணிவு சக்தி ஒளிக்கற்றைக் கதிர்த் துகள்களை (Low Energy Beams of Particle) இரண்டு பகுதிகளில் சோதனை செய்யப் புகுத்தி யுள்ளது. சென்ற ஆண்டு செப்டம்பரில் திடீரென குளிர் வாயு ஹீலியம் பழுதான இணைப்பு ஒன்றில் கசிந்து யந்திரத்துக்குப் பெருஞ் சிதைவு உண்டாக்கியது ! அந்த நிதி விழுங்கிய விபத்திற்குப் பிறகு இப்போதுதான் விஞ்ஞானிகள் மறுபடியும் மிகத் தணிவுக் குளிர் நிலையை [1.9 கெல்வின் (-271 C) (-456 F)] யந்திரத்தில் நிலவிச் சோதனையைத் துவங்கியுள்ளார். அந்தக் கடுங்குளிர் நிலை விண்வெளியில் ஆழ்ந்த பகுதியை விடத் தணிவுக் குளிரானது ! 2009 நவம்பரில் 27 கி.மீடர் (16 மைல்) முழுக் குகைக் குழலில் ஒளிக்கற்றைக் கதிரை அனுப்பத் திட்டமிட்டு உள்ளார். சோதனையில் பங்கெடுத்த இரண்டு குகைப் பகுதிகள் ஒவ்வொன்றும் 3.5 கி.மீடர் (2.1 மைல்) நீளமுள்ளது. இப்போது முதலாக அனுப்பப்படும் சோதனை ஒளிக்கற்றை பின்ன அளவில் 450 பில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் (eV -Electron Volt) சக்தி மட்டுமே ! எதிர்காலக் குறிக்கோள் ஒளிக்கற்றைச் சுற்றி வந்து முடிவில் 3.5 டிரில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் (3.5 Trillion eV -3.5 X 10^18 eV) சக்தி அளவாகும் ! 2011 ஆண்டுகளில் 7 டிரில்லியன் எலெக்டிரான்-வோல்ட் சக்தி வரை போகும் திட்டம் உள்ளது !

Fig. 1C
CERN Atom Smasher

பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் ஹைடிரஜன் புரோட்டானை விரைவாக்கம் செய்து அதன் அயனிகளை (Hydrogen Ions) ஒளிவேகத்துக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் (99.999 % Speed of Light) துரிதப் படுத்தி 27 கி.மீடர் (17 மைல்) நீளமுள்ள ஒரு வட்டக் குகையில் எதிர்த் திசையில் அனுப்பி மோத விட்டு உடைக்கிறது. அந்த வட்டக் குகை பூமியிலிருந்து 175 மீடர் (580 அடி) ஆழத்தில் பிரான்சுக்கும் ஸ்விட்ஸர்லாந்துக்கும் இடையே நீண்டு கட்டப் பட்டிருக்கிறது. புரோட்டான் ஒளிக்கற்றைகள் இணையாக எதிர்த் திசைகளில் பாய்ந்து சென்று மோதும். மிகச் சக்தி வாய்ந்த மின் கடத்திக் காந்த வளையங்கள் (Powerfull Super-conducting Magnets) ஊடே ஒளிக்கற்றை அயான்கள் செல்லும் போது அவற்றின் வேகம் படிப்படியாக வளர்ச்சி (Particle Acceleration) அடைகிறது. 27 கி.மீடர் குகைக் குழாய்களில் மிகத் தணிந்த குளிர்நிலை (-271 C) திரவ ஹீலியம் நிரப்பி நிறுவப் படுவதால் மின் கடப்புக்கு ஏதுவாகிறது. ஒளிக்கற்றை காந்தங்களால் வளைக்கப் பட்டு முடிவில் நான்கு பெரும் வெடிப்பரங்கில் (Four Large Chambers) மோதுகின்றன. அவ்விதம் மோதும் போது பேரளவு வெப்பசக்தி உண்டாகி உஷ்ணம் பரிதியை விட 100,000 மடங்கு பெருகிப் பிரபஞ்சம் 13.7 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்னிருந்த பெரு வெடிப்பு நிலைக்கு (Big Bang State) ஒப்பாக நிலவ விடுகிறது ! முடிவாக மோதலில் என்ன நிகழும் என்று ஆர்வமோடு விஞ்ஞானிகள் எதிர்நோக்கி உள்ள போது, பிரபஞ்சப் பெரு வெடிப்பில் எழுந்திருக்கலாம் என்று ஐயப்படும் “ஹிக்ஸ் போஸான்” (Higgs Boson) எனப்படும் ஓர் அடிப்படைத் துகள் உண்டாகுமா என்பதைக் காணக் காத்துள்ளார்கள் !

Fig. 1D
CERN Long Circular Tunnel

மோதும் புரோட்டான்களில் நேரும் விந்தை விளைவுகள்

மோதல் அரங்குகளில் உள்ள முப்புற வடிவுப் படமெடுக்கும் உளவுக் கருவிகள் (3-D Image Detectors) புரோட்டான் மோதல் சிதைவுகளைப் பதிவு செய்து புதிய அடிப்படைத் துகள்கள் எழுகின்றனவா வென்று நுட்பமாக ஆராய்ச்சி செய்யும். பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் தன் உச்சத் திறனில் ஒரு வினாடிக்குப் பில்லியன் மோதல்களை உண்டாக்கும் வல்லமை கொண்டது. தரை மட்டத்தில் அமைந்துள்ள கட்டுப்பாட்டு அரங்கில் 3000 மின்கணினிகள் உடனே அவற்றை 100 மோதல்களாகச் சுருக்கி விளக்கமாக ஆராய்ச்சி செய்ய உதவும். அவற்றின் விளைவுகள் உலகில் உள்ள பல்வேறு பல்கலைக் கழகங்களுக்கு அனுப்பட்டு விளக்கமாக ஆய்வுகள் தொடர்ந்து நடத்தப் படும்.

அட்லாஸ் என அழைக்கப்படும் நான்கு வெடிப்பு அரங்குகள் (Atlas Collision Chambers) 46 மீடர் நீளம், 25 மீடர் உயரம் உடையவை. அவற்றின் எடை 7000 டன் (ஏறக் குறைய ஐ·பெல் கோபுரத்தின் எடை Eiffel Tower) ! அவற்றில் உள்ளவை 3000 கி.மீடர் மின்சார வடங்கள் (Cables) ! 50,000 டன் காங்கிரீட் ஊற்றிக் கட்டிய அரண் கோட்டை அவை ! 10 மணி நேரம் சோதனை செய்தால் ஒளிக்கற்றை அயான்கள் 10 பில்லியன் கி. மீடர் தூரம் (நெப்டியூன் கோளுக்குப் போய் மீளும் தூரம்) பயணம் செய்யும். உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் 120 மெகாவாட் மின்னாற்றல் உபயோகிக்கும் ! அதைக் கட்டி முடிக்க ஆன செலவு 6 பில்லியன் டாலர் (2008 டாலர் மதிப்பு) !

Fig. 1E
Particle Detectors

2008 செப்டம்பரில் யந்திரத்துக்கு நேர்ந்த பெரும் விபத்து !

Fig. 1F
Fundamental Particles of
The Atom

எரிந்த காந்தச் சாதனங்களை வெளியில் எடுத்துப் புதிய காந்தங்களை இடுவதற்கும் அபாயம் மீண்டும் நேராதிருக்க மாற்றங்கள் செய்வதற்கும் ஓராண்டு காலம் கடந்து விட்டது ! 16 மைல் வட்டச் சுற்றின் எட்டுப் பகுதிகளில் மொத்தம் 1600 மின்காந்தக் கடத்திகள் (Superconducting Magnets) அமைப்பாகி இருந்தன ! அவற்றில் ஒரு பகுதிக் காந்தக் கடத்திகள் (எண்ணிக்கை : 100) அனைத்தும் சிதைந்து விட்டன ! LHC பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் முழு வேகத்தில் பறக்கும் ஒரு விமானத்துக்குத் (737 போன்ற) தேவையான ஆற்றலைப் பயன்படுத்துகிறது. திடீரென அத்தகைய அளவு ஆற்றல் கசிந்து வெளியேறினால் பெருத்த சேதாரம் விளைந்தது ! தீயணைப்புப் படையினர் பாய்ந்து சென்று கட்டுப்படுத்த முன் வந்தாலும், வெடிப்பு ஏற்பட்டு உலோகமும், கரித்தூசியும் பரவின ! யாரும் உள்ளே புகுந்து விபத்தின் முழுக் கோர விளைவுகளை அறியவே வெகு நாட்கள் ஆயின ! 1.5 பில்லியன் டாலர் அமைப்புச் சாதனத்தில் 400 மீடர் பகுதி சிதைந்து போனது ! குளிர்ப் பிரதேசத்தில் அமைக்கப் பட்ட செர்ன் பூத விரைவாக்கியைக் குளிர்காலத்தில் இயக்கும் திட்ட மில்லாததால் குளிர்காலம் போய் 2009 ஆண்டு ஏப்ரலில் மீண்டும் செர்ன் இயங்கத் துவங்கும் என்று அறிவிக்கப் பட்டாலும் மேலும் 6 மாதம் கடந்து போனது.

Fig. 1G
ATLAS Collision Chamber

பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தின் வெற்றிகரமான முதல் சோதனை

2008 செப்டம்பர் 10 ஆம் தேதி ஜெனிவாவுக்கு அருகில் அடித்தளத்தில் கட்டப்பட்டுள்ள பூதகரமான செர்ன் வட்ட விரைவாக்கி அரணில் முதன்முதல் புரோட்டான் கணைகளை ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் எதிர்த்திசையில் முட்ட வைத்துத் துகள் பௌதிக விஞ்ஞானிகள் (Particle Physicists) வெற்றிகரமாக முதற்படிச் சோதனையைச் செய்து காட்டினார்கள்.
அந்த ஆராய்ச்சி மூலம் இதுவரைக் காணாத பிரபஞ்சத்தின் மூலாதாரத் துகள், “ஹிக்ஸ் போஸான்” (Higgs Boson) என்பது விளைந்திடுமா என்று விஞ்ஞானிகள் தேடினர். அப்போது சோதனையில் எழும் பேரளவு உஷ்ணத்தில் பெருஞ் சிதைவு ஏற்பட்டு வெடித்துக் கருந்துளை ஒன்று உருவாகிப் பூமி விழுங்கப்பட்டு விடும் என்று சில விஞ்ஞானிகள் எச்சரிக்கை செய்து ஆராய்ச்சியைத் தடை செய்ய முயன்றார்கள் ! ஆனால் அப்படி ஒரு கருந்துளை உருவாகா தென்று பிரிட்டீஷ் விஞ்ஞான மேதை ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங் ஊக்கம் அளித்தார் ! மேலும் விஞ்ஞானிகள் பெரிதும் எதிர்பார்க்கும் ஹிக்ஸ் போஸான் அந்தச் சோதனையில் எழாது என்றும் ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங் நூறு டாலர் பந்தயம் வைத்தார் !

Fig. 1H
God Particle Higgs Boson

செர்ன் முதல் சோதனையில் ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் எழாமல் போவதே நல்லதென்றும், அதனால் மற்ற விந்தையான விளைவுகளை உண்டாக்க வழிவகுக்கும் என்று ஹாக்கிங் விளக்கினார். இறுதியில் வெற்றி பெற்றவர் ஹாக்கிங்தான் ! புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் மோதிக் கொள்ளும் முதல் சோதனையில் ஹிக்ஸ் போஸான் மூலாதாரத் துகள் ஏனோ விளைய வில்லை !

முதல் சோதனையில் நல்ல செய்தி என்ன ? பூதப் பரமாணு உடைப்பி எனப்படும் [Large Hadron Collider (LHC)] செர்ன் (CERN) விரைவாக்கிச் சோதனையில் சிக்கலில்லை ! பிரச்சனை யில்லை ! தவறுகள் எதுவும் முதலில் நேரவில்லை ! அசுரக் கருந்துளை உருவாகி நமது அருமைப் பூமியை விழுங்க வில்லை ! அத்துடன் ஹாக்கிங் எதிர்பார்த்தபடி ஹிக்ஸ் போஸான் துகளும் காணப்பட வில்லை ! உலகத்திலே திறமையுள்ள விஞ்ஞானிகள் 20 ஆண்டுகளாய்க் காத்திருந்து செர்ன் இப்போது மீண்டும் 2009 செப்டம்பரில் ஆரம்பிக்கப் பட்டுத் துவங்கியுள்ளது. இந்த அசுர யந்திரம் பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பைப் போல் குகைஅரங்கத்தில் உருவாக்கி நுட்ப வினாடியில் வெளியாகுபவை எத்தகைய நுண்துகள்கள் (Tiniest Particles) என்று கருவிகள் மூலம் உளவப் படும், புரோட்டான் கணைகளை ஒளிவேகத்துக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் எதிர்த் திசையில் மோத வைத்துப் பரமாணுக்களின் (Sub-Atomic Particles) வயிற்றை உடைத்து இன்னும் புலப்படாமல் ஒளிந்துள்ள பிரபஞ்சத்தின் நுண்துகள்கள் எவையென்று தெளிவாய் அறியப்படும் !

Fig. 2
CERN Control Room

(தொடரும்)

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

******************
jayabarat@tnt21.com [November 5, 2009]

Series Navigation

20091106_Issue

சி. ஜெயபாரதன், கனடா

உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் – 2 முதல் சோதனைக்குப் பின் நேர்ந்த ஹீலியக் கசிவு விபத்து !

சி. ஜெயபாரதன், கனடா September 25, 2008

This entry is part [part not set] of 37 in the series 20080925_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் – 2
முதல் சோதனைக்குப் பின் நேர்ந்த ஹீலியக் கசிவு விபத்து !

பூதப் பரமாணு உடைப்பி
புரட்டானை விரைவாக்கிச்
சிறப்பாகச் செய்தாலும் இன்று
நிறுத்த மானது !
திரவ ஹீலியம் கசிந்து
பிரச்சனை விளைந்தது !
மின்காந்தக் கடத்திகள்
சூடாகி
எரிந்து போயின !
சிரமமின்றி வெற்றி யில்லை !
கீழே விழுந்த குழந்தை
மேலே எழுந்து
மீண்டும் நடக்கும் !
எத்தனை முறை விழுந்தாலும்
எழுந்திடும் !
வானில் பறக்க
வையக மனிதன்
எத்துணை தரம் விழுந்துள்ளான்
எழுந்துள்ளான் ?
நுட்ப போஸானை
வட்ட விரைவாக்கி காணும்
காலம் வரும் ! அதுவரை
காத்திரு மனமே !

+++++++

Fig. 1
Stephen Hawking

“பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு நேர்ந்த நிகழ்ச்சியின் ஆரம்ப விளைவுகளை விஞ்ஞானிகள் திரும்பவும் அரங்கேற்ற முயற்சி செய்வதை மனித இனம் வீணாக விடாது, அழிந்து போகாது பாதுகாப்பது முக்கியமானது”

“செர்ன் விரைவாக்கிச் சோதனையில் கருந்துளை ஒன்று உண்டாக வாய்ப்பில்லை ! அப்படி ஒரு நுண்ணிய கருந்துளை விளைந்தாலும் அது ஆவியாகிச் சின்னஞ் சிறு துகள்களாகி மறைந்து போய்விடும். செர்ன் விரைவாக்கி அப்படி அற்புதமாய் ஒரு சிறு கருந்துளையை உண்டாக்க முடிந்தால் நான் ஆராய்ந்து முன்னால் வெளியிட்ட விஞ்ஞானப் பதிப்பிற்குப் பெருத்த வெகுமதியும் நோபெல் பரிசும் கிடைக்கும்.”

விஞ்ஞான மேதை டாக்டர் ஸ்டி·பென் ஹாக்கிங் [செப்டம்பர் 10, 2008]

“(செர்ன் பூத விரைவாக்கி) நிறுவகத்தின் முழுத் தோற்றத்தை மனக்கண்ணில் பார்த்தால் நாங்கள் 20 ஆண்டுகளாக யந்திரத்தைக் கட்டுமானம் செய்தது தெரிகிறது. அதைத் தொட்டு இயக்க நீண்ட காலச் சவாலான முயற்சி தேவைப் பட்டது. விபத்து நேர்ந்த இந்தத் தருணம் ஓரிரண்டு ஆண்டுகள் கழித்து நெடுங் கால நினைவாகிவிடும்.”

Fig. 1A
Problems in Superconducting
Magnets

“இரு மின்காந்தங்களுக்கு இடையில் உள்ள மின்னோட்ட வடத்தில் (Current Carrying Cable) இணைப்புச் சேர்க்கை (Soldering Joint) பழுதாகிச் சூடாகிப் பிணைப்பு உருகியது ! அந்த முறிவே ஹீலியம் கசிவை உண்டாக்கித் “தணிப்புக்” (Quench) கேடு நிலையைத் தூண்டிக் காந்தங்கள் சூடேறி எரிந்து போயின.”

“செர்ன் விபத்தால் பொதுநபருக்கு ஆபத்துகள் விளைய வில்லை என்றாலும் இத்தகைய பூத விரைவாக்கி நிறுத்தம் செலவு மிகுந்த பராமரிப்பு என்பதை நான் ஒப்புக் கொள்கிறேன்.”

ஜேம்ஸ் கில்லிஸ் ஆளுநர் செர்ன் தகவல் தொடர்பு நிறுவனம்

“இவ்விதம் விரைவாக்கியின் துவக்க காலங்களில் இடையிடையே தற்காலியமாக குறுகிய கால அல்லது நீடித்த பராமரிப்பு வேலைகள் நிகழ்ந்து இயக்க தாமதம் உண்டாவது தவிர்க்க முடியாதது.”

பீடர் லிமன் செர்ன் பௌதிக விஞ்ஞானி.

ஸ்காட் வேக்லி, (Scott Wakely) துணைப் பேராசியர், சிகாகோ பல்கலைக் கழகம். (2006)

CERN
Fig. 2

கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

பூத விரைவாக்கி பழுதாகித் திரவ ஹீலியம் கசிவு

வெற்றிகரமாக முதல் சோதனையைச் செய்து காட்டிய செர்ன் பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தில் 2008 செப்டெம்பர் 19 ஆம் தேதி நீடித்த கால நிறுத்தத்தை உண்டாக்கும் ஒரு யந்திரப் பழுது ஏற்பட்டு உலக விஞ்ஞானிகளைப் பெருத்த ஏமாற்றத்தில் மூழ்க்கி விட்டது ! ஒரு மின்சார இணைப்பு துண்டிப்பால் பிணைப்பு உருகிக் குளிர்ச்சி திரவ
ஹீலியம் கசிந்து “பேரளவு காந்தத் தணிப்பு” (Massive Magnetic Quench) நிகழ்ந்ததால், குளிர்ச்சியில் இருந்த 100 மின்காந்தக் கடத்திகளில் (Superconductor Magnets) உஷ்ணம் 100 டிகிரி C உண்டாகி விட்டது ! செர்ன் குகையில் ஒரு டன் ஹீலியம் கசிந்த உடனே தீயணைப்புப் படை வரவழைக்கப் பட்டது. உஷ்ணம் தணிந்த நிலையில் சோதனையின் போது கண்காணிக்கப்பட்ட 17 மைல் அடித்தளக் குகை சூடாகத் தாமதமானதால் ஆய்வாளரும், தீயணைப்பாளரும் சீக்கிரம் உள்ளே நுழைய முடியவில்லை ! அதற்குள் நூறு காந்தக் கடத்திகள் உஷ்ணப் பெருக்கால் எரிந்து கரிந்து சிதைந்து விட்டன !

CERN
Fig. 3

எரிந்த காந்தச் சாதனங்களை வெளியில் எடுத்து புதிய காந்தங்களை இடுவதற்குக் குறைந்தது இரண்டு மாதங்கள் ஆகலாம் என்று முதலில் அறிவிக்கப்பட்டது ! 17 மைல் வட்டச் சுற்றின் எட்டுப் பகுதிகளில் மொத்தம் 1600 மின்காந்தக் கடத்திகள் (Superconducting Magnets) அமைப்பாகி உள்ளன ! அவற்றில் ஒரு பகுதிக் காந்தக் கடத்திகள் (எண்ணிக்கை : 100) சிதைந்து விட்டன ! குளிர்ப் பிரதேசத்தில் அமைக்கப் பட்ட செர்ன் பூத விரைவாக்கியைக் குளிர்காலத்தில் இயக்கும் திட்ட மில்லாததால் குளிர்காலம் போய் 2009 ஆண்டு ஏப்ரலில் மீண்டும் செர்ன் இயங்கத் துவங்கும் என்று இப்போது முடிவாக அறிவிக்கப் பட்டுள்ளது.

செர்ன் விரைவாக்கியில் ஏற்பட்ட விபத்தின் விபரங்கள்

விரைவாக்கி யந்திரத்தின் 17 மைல் அடித்தள வட்டச் சுற்றளவில் 1200 இருதுருவக் காந்தங்கள் (Dipole Magnets) அமைக்கப் பட்டிருக்கின்றன. அந்த மின்காந்தங்கள் வழியே புரோட்டன் கணைகள் ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் எதிர்திசையில் உந்தப்பட்டு மோதி உடைகின்றன ! அந்த மின்காந்தங்களை உச்சக் கடத்திகளாக ஆக்குவது 2 டிகிரி கெல்வின் உஷ்ண நிலையில் செலுத்தப் பட்டுள்ள திரவ ஹீலியம். ஏதாவது ஒரு காரணத்தால் மின்காந்தம் சூடானால் அதன் மின்கடத்திப் பண்பாடு சீர்குலைந்து புரோட்டானின் வேகம் குன்றிப் போகிறது. அந்த முரண் நிலை “தணிப்பு” (Quench) என்று குறிப்பிடப் படுகிறது. தணிப்பு ஏற்பட்டால் மின்காந்தத்தில் “சூட்டுத் தடம்” (Hot Spot in the Magnet) உண்டாகும். செப்டம்பர் 19 ஆம் தேதியில் ஒரு பகுதி மின்காந்தங்களில் பழுது ஏற்பட்டுத் திரவ ஹீலியம் கசிந்து அத்தகைய தணிப்புக் கேடு நிலை நேர்ந்தது ! சூட்டுட் தடங்கள் கட்டுப்பாடு இல்லாமல் பெருகி மின்காந்தச் சாதனங்களைச் சிதைத்து விட்டன !

CERN
Fig. 4

திரவ ஹீலியம் கசிந்ததற்குக் காரணம் என்ன ? இரண்டு மின்காந்தங்களுக்கு இடையில் உள்ள மின்னோட்ட வடத்தில் (Current Carrying Cable) இணைப்புச் சேர்க்கை (Soldering Joint) பழுதாகிச் சூடாகிப் பிணைப்பு உருகியது ! அந்தப் பிளவே ஹீலியம் கசிவை உண்டாக்கித் “தணிப்புக்” கேடு நிலையைத் தூண்டியது.

பழுதுகளைச் செப்பணிட்டுச் சிதைந்த மின் காந்தங்களை மாற்றி அமைக்க இரண்டு மாதங்கள் ஆகலாம் என்று அறிவிக்கப் பட்டுள்ளது ! குளிர்கால நிறுத்தம் (LHC Winter Shutdown) வருவதற்கு முன்பு அந்தப் பராமரிப்பு வேலைகள் எல்லாம் செய்து முடிப்பார்களா என்று இப்போது சொல்ல முடியாது என்று செர்ன் தகவல் அதிகாரிகள் கூறுகிறார். “இவ்விதம் விரைவாக்கியின் துவக்க காலங்களில் இடையிடையே தற்காலியமாக குறுகிய கால அல்லது நீடித்த பராமரிப்பு வேலைகள் தாமதம் உண்டாக்கும் என்று செர்ன் பௌதிக விஞ்ஞானி பீடர் லிமன் கூறுகிறார்.

பூத விரைவாக்கியில் நேர்ந்த முந்தைய விபத்துகள்

1. செங்குத்துத் துளையில் நீர் வெள்ள நிரப்பு விபத்து

கட்டுமான வேலைகள் நடந்த சமயத்தில் CMS (Compact Muon Solenoid) துகள் உளவுக் கருவியைச் சேமிக்க ஒரு செயற்கைக் குகை வெட்டும் போது தீவிரப் பிரச்சனைகளும், சிரமங்களும் பெருகிக் கால தாமதம் உண்டாக்கின ! பூமிக்குக் கீழ் 50 மீடர் (160 அடி) துளையைத் தோண்டும் சமயத்தில் நீரூற்றுகள் எழும்பிக் குகைத் துளையை நிரப்பிடப் பயமுறுத்தியது ! பொறியாளர் அடித்தள ஆற்று நீரைத் தடுக்க 3 மீடர் (10 அடி) தடிப்புப் பனியரண் ஒன்றைக் கிணற்றைச் சுற்றிலும் அமைக்க வேண்டியதாயிற்று.

CERN
Fig. 5

2.. மின்காந்தக் கடத்தி முறிந்து வாயுக் கசிவு விபத்து

2007 ஏப்ரல் மாதம் வாயு கசியாதிருக்க அழுத்தச் சோதனை (Gas Pressure Testing) ஒரு காந்தச் சாதனம் முறிந்து உடைந்தது ! அதனால் வாயு பேரளவில் கசிந்து செர்ன்
நீண்ட குகையில் பணி புரியும் அநேக பணியாட்களைப் பாதுகாப்புத் தளங்களுக்கு வெளியேற்றும் அவசியம் ஏற்பட்டது.

3. நெளிந்து போன நுழைப்பு முழுச் சாதனங்கள் PIM (Buckled Plug-in-Modules)

2007 ஆண்டின் இறுதியில் ஒரு சில PIMs பழுதானது அறியப் பட்டன ! அவை ஒரு மின்காந்தக் கடத்தியின் ஒளிக்கணைக் குழலையை (Beam Tube) அடுத்த மின்காந்தக் கடத்தியின் குழலோடு இணைப்பவை. அந்த இணைப்புகளில் நகரும் பகுதிகள் உள்ளே முறிந்து குழலில் ஒளிக்கணைப் போக்கைத் தடுப்பது அறியப்பட்டது.

செர்ன் விரைவாக்கிச் சோதனைகள் பற்றி ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங்

4 பில்லியன் டாலர் செலவில் பிரான்சில் உருவான செர்ன் விரைவாக்கியைப் பற்றி பிரிட்டீஷ் தினசரி இதழ் டெலகிரா·ப் நிருபருக்கு ஸ்டீ·பென் ஹாக்கிங் 2008 செப்டம்பர் 10 ஆம் தேதி அளித்த பேட்டியில் கூறியவை :

CERN
Fig. 6

பெரு வெடிப்புக்குப் பிறகு நேர்ந்த நிகழ்ச்சியின் ஆரம்ப விளைவுகளை விஞ்ஞானிகள் திரும்பவும் அரங்கேற்ற முயற்சி செய்வதை மனித இனம் வீணாக விடாது, அழிந்து போகாது பாதுகாப்பது முக்கியமானது. செர்ன் விரைவாக்கி விசை அமுக்கப் பட்டதும் விபத்து ஏற்பட்டு இந்த உலகம் முடிவு காலத்தை அடையாது. பெரும் பரமாணு உடைப்பி L.H.C (Large Hadron Collider) மிகவும் பாதுகாப்பான யந்திரம். செர்ன் ஆராய்ச்சி விஞ்ஞானிகள் விரைவாக்கியைப் பயன்படுத்திப் பிரபஞ்சத்தின் தோற்றத்தையும், கட்டுமான அமைப்பையும் சீராக அறிந்து பௌதிகத்தில் உள்ள சில இடைவெளிகளை நிரப்ப முற்படுகிறார்கள்.

பெரு வெடிப்புக் காட்சியை மீண்டும் அரங்கேற்றி பிரபஞ்சத்தின் உட்பொருட்கள் யாவை, எதனால் பிரபஞ்சம் விரிகிறது, எதிர்காலத்தில் அதற்கு என்ன விளையும் என்பது போன்ற விபரங்களை உளவத் திட்ட மிட்டுள்ளார்கள். முக்கியமாக விஞ்ஞானிகள் ஒளிக்கணைத் துகளின் சக்தியை நான்கு மடங்கு மிகையாக்கி அதன் மோதல் பண்பாடுகளை ஆராயவும் போகிறார். ஆயினும் அத்தகைய மேம்பாட்டுச் சோதனையிலும் “கடவுள் துகள்” (God Particle) எனப்படும் “ஹிக்ஸ் போஸான்: போன்ற புதிர்த் துகள் விளையாது என்றும் எச்சரிக்கை செய்தார்.

CERN
Fig. 7

செர்ன் விரைவாக்கியில் மேலும் “உன்னத துணையாளர்” (Super Partners), “எல்லாத் துகள் துணையாளி” (Partners of all Particles) என்பவை கண்டுபிடிப்புக்கு வாய்ப்புள்ளது. காலாக்ஸிகளைப் பிணைக்கும் புதிரான கருமைப் பிண்டம் உருவாக்க அவை உதலாம். எதைக் கண்டுபிடித்தாலும் சரி, எதைக் கண்டுபிடிக்க முடியாமல் போனால் சரி, பிரபஞ்சத்தின் கட்டமைப்பைப் பற்றிப் பல புதிய நூதன விளைவுகளை செர்ன் ஆராய்ச்சிகளில் அறிந்து கொள்ளலாம். எனினும் அந்தச் சோதனைகளால் எந்த வித அபாய விபத்துக்கள் எழ மாட்டா என்று அழுத்தமாகக் கூறினார்.

செர்ன் விரைவாக்கிச் சோதனையில் ஒரு கருந்துளை உண்டாக வாய்ப்பில்லை ! அப்படி ஒரு நுண்ணிய கருந்துளை விளைந்தாலும் அது ஆவியாகிச் சின்னஞ் சிறு துகள்களாகி மறந்து விடும். பூகோளத்துக்கு அருகிய விண்வெளியில் நேரும் பெருஞ் சக்தி மோதுதல்கள் மில்லியன் கணக்கில் நேருகின்றன ! ஆனால் அவற்றால் எதுவும் பூமிக்கு நிகழ்வதில்லை ! ஆகவே செர்ன் விசையை அமுக்கும் போது எந்த அபாயமும் நேரப் போவதில்லை !

செர்ன் விரைவாக்கி அப்படி அற்புதமாய் ஒரு சிறு கருந்துளையை உண்டாக்கினால் அவர் ஆராய்ந்து முன்னால் வெளியிட்ட விஞ்ஞானப் பதிப்பிற்குப் பெருத்த வெகுமதியும் நோபெல் பரிசும் கிடைக்கும் என்று கூறிப் பூரித்துக் கொண்டார்.

CERN
Fig. 8

பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தின் வெற்றிகரமான முதல் சோதனை

CERN
Fig. 9
Experiment on Dark Matter

முதல் சோதனையில் நல்ல செய்தி என்ன ? பூதப் பரமாணு உடைப்பி எனப்படும் [Large Hadron Collider (LHC)] செர்ன் (CERN) விரைவாக்கிச் சோதனையில் சிக்கலில்லை ! பிரச்சனை யில்லை ! தவறுகள் எதுவும் நேரவில்லை ! அசுரக் கருந்துளை உருவாகி நமது அருமைப் பூமியை விழுங்க வில்லை ! அத்துடன் ஹாக்கிங் எதிர்பார்த்தபடி ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் காணப்பட வில்லை ! உலகத்திலே திறமையுள்ள விஞ்ஞானிகள் 20 ஆண்டுகளாய்க் காத்திருந்து செர்ன் இப்போது ஆரம்பிக்கத் துவங்கி வெற்றிகரமான முதல் சோதனைக்குப் பிறகு முடங்கி யுள்ளது. இந்த அசுர யந்திரம் பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பைப் போல் அரங்கத்தில் உருவாக்கி நுட்ப வினாடியில் வெளியாகுபவை எத்தகைய நுண்துகள்கள் (Tiniest Particles) என்று கருவிகள் மூலம் உளவப் படும், புரோட்டான் கணைகளை ஒளிவேகத்துக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் எதிர்த் திசையில் மோத வைத்துப் பரமாணுக்களின் (Sub-Atomic Particles) வயிற்றுக்குள் இன்னும் புலப்படாமல் ஒளிந்துள்ள புதிய நுண்துகள்கள் எவை யென்று 2009 இல் அறியப்படும் !

++++++++++++++++++++++++++

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Many Planets are in the Solar System ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. Sky & Telescope – Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science – Webster’s New world [1998]
8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)
9. Atlas of the Skies – An Astronomy Reference Book (2005)
10 Hyperspace By : Michio kaku (1994)
11 Universe Sixth Edition By: Roger Freedman & William Kaufmann III (2002)
12 Physics for the Rest of Us By : Roger Jones (1992)
13 National Geographic – Frontiers of Scince – The Family of the Sun (1982)
14 National Geographic – Living with a Stormy Star – The Sun (July 2004)
15 The World Book of Atlas : Anatomy of Earth & Atmosphere (1984)
16 Earth Science & Environment By : Dr. Graham Thompson & Dr. Jonathan Turk (1993)
17 The Geographical Atlas of the World, University of London (1993).
18 Hutchinson Encyclopedia of Earth Edited By : Peter Smith (1985)
19 A Pocket Guide to the Stars & Planets By: Duncan John (2006)
20 Astronomy Magazine – What Secrets Lurk in the Brightest Galaxies ? By Bruce Dorminey (March 2007)
21 National Geographic Magazine – Dicovering the First Galaxies By : Ron Cowen (Feb 2003)
22 Astronomy Magazine Cosmos – The First Planet By : Ray Villard & Adolf Schaller & Searching for Other Earths By : Ray Jayawardhana [Jan 2007]
23 Discover Magazine – Unseen Universe Solar System Confidential [Jan 2007]
24 The Search for Infinity – Solving the Mysteries of the Universe By : Gordon Fraser (1995)
25 CERN Large Hadron Collider – Particle Physics – A Giant Takes on Physics’ Biggest Question By : The New York Times (May 15, 2007)
26 CERN Fires up the New Atom Smasher to Near Big Bang By : Alexander Higgins [Sep 7, 2008]
27 World’s Largest Atom Smasher (CERN) Completion [March 26, 2008]
28. Time Magazine Report – The Moment [September 10, 2008] Geneva [Sep 22, 2008]
29 CERN Atom Smasher – Latest Wikipedia Report
29 (a) Failure (LHC) During CERN Magnetb Test (2007)
29 (b) BBC News : Energising the Quest for Big Theory” By : Paul Rincon [Sep 10, 2008]
30. BBC News – What Happened to the Big Bang Machine ? By Paul Rincon [Sep 24, 2008]
31 BBC News Collider Halted Until Next Year By : Paul Rincon [Sep 24, 2008]
32 Universe Today – Helium Leak Forces LHC Shutdown for at lease Two Months [Sep 20, 2008]
33 Universe Today – Really Bad News : LHC to be Switched off Until Spring 2009 [Sep 23, 2008]
34 Telegraph – Stephen Hawking : Large Hadron Collider Vital to Humanity [Sep 11, 2008]
35 BBC News : Hadron Collider Halted for Months [Sep 24, 2008]

******************
jayabarat@tnt21.com [Setember 25, 2008]

Series Navigation

20080925_Issue

சி. ஜெயபாரதன், கனடா

உலகப் பெரும் பரமாணு உடைப்பு யந்திரம் புரியும் பிரபஞ்சப் படைப்புச் சோதனை !

சி. ஜெயபாரதன், கனடா September 19, 2008

This entry is part [part not set] of 28 in the series 20080918_Issue

சி. ஜெயபாரதன் B.E.(Hons) P.Eng (Nuclear) கனடா

பூத விரைவாக்கி யந்திரம்
புரட்டானை மோத வைத்து உடைக்கும் !
புரட்டான் வயிற்றில்
உரித்தெடுக்கும் நுண்துகளை !
பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்புக் காட்சியை
அரங்கேற்றும் ஆய்வகத்தில் !
கருந்துளையை உண்டாக்கிக்
காசினியை விழுங்காது !
சிகாகோ நகரில் ·பெர்மி செய்த
அணுப்பிளவுத் தொடரியக்க
ஆய்வில்லை இது !
பரமாணுவுக் குள்ளேயும்
பம்பர மாய்ச் சுற்று மோர்
நுட்ப அகிலம் !
பராமணுக்கள் முட்டையிடும் !
பொறிக்கும் அவற்றில்
கோடான கோடி
குளுவான்கள் ! குவார்க்குகள் !
லிப்டான்கள் !
·பெர்மி யான்கள் !
இதுவரைக் காணாத
நுட்ப போஸானை
வட்ட விரைவாக்கி யந்திரம்
சுட்டு நோக்கிடும் !

+++++++

Fig. 1
CERN Starts its First Experiment

மனித இனம் தொடுவானுக்கு அப்பால் விண்வெளியை நோக்கி அங்கே என்ன உள்ள தென்று எப்போதுமே அறிய விரும்பியுள்ளது ! . . . 15 பில்லியன் ஆண்டுகளுக்கு முன்பு நேர்ந்த பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பு நிகழ்ச்சி ஓர் வரையறைக் குட்பட்ட காலத்தில்தான் எழுந்திருக்கிறது ! அதாவது 15 பில்லியன் ஆண்டுக்கு முந்தி உண்டான வடிவுகளை (Objects) நாம் காண முடியாது ! காரணம் அதுவரைப் பயணம் செய்யும் கால வரம்பு ஒளிக்குப் போதாது ! . . . ஆதலால் இன்னும் ஆழமாய் நோக்கி உளவச் சக்தி வாய்ந்த மிகக் நுண்ணிய மின்னலைகளை (Short Waves) நாம் பயன்படுத்த வேண்டி யுள்ளது. . . . ஆகவேதான் (செர்ன் போன்ற) பூத விரைவாக்கி யந்திரங்கள் பரமாணுக்களை மிகச் சக்தியூட்டிச் சோதிக்கத் தேவைப்படுகின்றன !

விஞ்ஞான மேதை டாக்டர் ஸ்டி·பென் ஹாக்கிங் (பிப்ரவரி 3, 1994)

மாபெரும் சக்தி வாய்ந்த மிக நுண்ணிய துகள்கள்தான் பிரபஞ்சத்தின் பெரும்பான்மைச் சக்தி இயக்கங்கள் பற்றிய வினாக்களுக்கு விடை அளிக்கின்றன.

ஸ்காட் வேக்லி, (Scott Wakely) துணைப் பேராசியர், சிகாகோ பல்கலைக் கழகம். (2006)

Fig. 1A
Large Hadron Collider

ஒன்றுக்குச் சான்றுகள் இல்லாமை என்பது அது இல்லாமைக்குச் சான்றில்லை !

கார்ல் ஸேகன் (Carl Sagan) வானியல் துறை மேதை

மனதைக் துள்ள வைக்கும் உச்சநிலைச் சக்தி வானியல் பௌதிகம் (High Energy Astrophysics) நுட்பத் துகளை பிரமாண்டத்துடன் பிணைக்கிறது. இத்துறையில் எழுந்த முன்னேற்றக் கோட்பாடுகள் பிரபஞ்சத் துவக்கத்தின் நிகழ்ச்சிகளையும், அப்போது தோன்றிய பேரளவுச் சக்தி வாய்ந்த இயக்கங்களையும் உளவு செய்ய விஞ்ஞானிகளுக்கு உதவுகிறது. அத்துடன் அடுத்த சில ஆண்டுகளுக்கு மேலும் புதுக் கண்டுபிடிப்புகள் தோன்றுவதற்கு உறுதி அளிக்கின்றன.

கெல்லி ஜாகர், (Kellie Jaeger, Astronomy Magazine)

கிளாஸ் ரித் & ஆன்டிரியா சே·பர் (Klaus Rith & Andreas Schafer)

நுண்துகள் பௌதிகத்தின் நிலை பெற்ற மாதிரி விதி (The Standard Model of Particle Physics) விஞ்ஞான வரலாற்றில் வெற்றியின் உச்சத்திலும், அதைத் தாண்டிய முன்னேற்ற துவக்கத்திலும் கால அச்சின் மீது ஊஞ்சலாடிக் கொண்டிருக்கிறது !

கார்டன் கேன், (Goron Kane) பௌதிகப் பேராசிரியர், மிச்சிகன் பல்கலைக் கழகம்.

Fig. 1B
Superconducting Magnets

பூத விரைவாக்கி யந்திரத்தின் புரட்சிகரமான முதல் சோதனை

Fig. 1C
Particle Detectors

முதல் சோதனையில் நல்ல செய்தி என்ன ? பூதப் பரமாணு உடைப்பி எனப்படும் [Large Hadron Collider (LHC)] செர்ன் (CERN) விரைவாக்கிச் சோதனையில் சிக்கலில்லை ! பிரச்சனை யில்லை ! தவறுகள் எதுவும் நேரவில்லை ! அசுரக் கருந்துளை உருவாகி நமது அருமைப் பூமியை விழுங்க வில்லை ! அத்துடன் ஹாக்கிங் எதிர்பார்த்தபடி ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் காணப்பட வில்லை ! உலகத்திலே திறமையுள்ள விஞ்ஞானிகள் 20 ஆண்டுகளாய்க் காத்திருந்து செர்ன் இப்போது ஆரம்பிக்கத் துவங்கியுள்ளது. இந்த அசுர யந்திரம் பிரபஞ்சப் பெருவெடிப்பைப் போல் அரங்கத்தில் உருவாக்கி நுட்ப வினாடியில் வெளியாகுபவை எத்தகைய நுண்துகள்கள் (Tiniest Particles) என்று கருவிகள் மூலம் உளவப் படும், புரோட்டான் கணைகளை ஒளிவேகத்துக்கு ஒட்டிய வேகத்தில் எதிர்த் திசையில் மோத வைத்துப் பரமாணுக்களின் (Sub-Atomic Particles) வயிற்றுக்குள் இன்னும் புலப்படாமல் ஒளிந்துள்ள நுண்துகள்கள் எவையென்று அறியப்படும் !

செர்ன் விரைவாக்கியின் உன்னத நிறுவக அமைப்புகள்

4 பில்லியன் டாலர் செலவில் உருவான செர்ன் விரைவாக்கி யந்திரம் ஜெனிவாவுக்கு அருகில், 150-500 அடி (45-150 மீடர்) ஆழத்தில் 17 மைல் (27 கி. மீடர்) நீளமுடைய வட்ட அரணில் அமைக்கப் பட்டிருக்கிறது. 1995 இல் கட்டுமான வேலைகள் தொடங்கி 13 ஆண்டுகளாகக் கட்டப்பட்ட நவீன செர்ன் விரைவாக்கியில் பணிபுரிவோர் 80 உலக நாடுகளைச் சேர்ந்த 500 பல்கலைக் கழகங்களின் உயர்ந்த 10,000 விஞ்ஞானிகள் ! அவர்களில் 1200 விஞ்ஞானிகள் அமெரிக்காவிலிருந்து சென்றவர். செர்ன் விரைவாக்கி யந்திரத்துக்கு ஆகும் செலவில் அமெரிக்காவின் பங்கீடு : 531 மில்லியன் டாலர் ! செர்ன் விரைவாக்கி யந்திரத்தை இயக்கிச் சோதனைகள் புரியச் செலவாகும் மின்சக்தி ஆற்றல் 120 மெகாவாட் ! அந்த அசுர ஆற்றலில் 1600 மின்காந்தத் தீவிரக் கடத்திகள் (Superconducting Magnets) புரோட்டான்களைப் படிப்படியாக ஒரு திசையில் ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் (99.9999 % ஒளிவேகம்) உந்த வைத்து, அவை 17 மைல் நீள வட்டக் குகை அரணில் ஏவப்படுகின்றன. அதேபோல் எதிர்த்திசையில் புரோட்டான்கள் ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் உந்திச் சென்று இரண்டு ஒளிக்கற்றைகளும் மோதிக் கொள்கின்றன ! பரமாணுக்கள் ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் எதிர்த்திசைகளில் பயணம் செய்து முட்டும் போது பேரளவு வெப்பச் சக்தி உண்டாகுகிறது ! மெய்யாகக் குகை அரணில் புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் மோதும் போது ஒரு சிறு பெரு வெடிப்பு உள்ளே நிகழ்கிறது.

Fig. 1D
A Proton Journey

உலகப் பெரும் விரைவாக்கி யந்திரம் புரோட்டான் கணைகள் மோதுதலின் போது 13 அடி (3.8 மீடர்) விட்டமுள்ள வட்டக் குகை அரண் சூடேறுவதால் அது தொடர்ந்து குளிர்ப்படுத்துச் சாதனங்களால் (Refrigerating Units) வெப்பத் தணிப்பு (-271 டிகிரி) செய்யப்பட வேண்டும். பேராற்றல் மிக்க மின்காந்தக் கடப்பிகள் தொடர்ந்து திரவ ஹீலியத்தில் வெப்பத் தணிப்பு செய்யப்படுகின்றன. 17 மைல் நீளக்குகையில் இரண்டு இணையாகச் செல்லும் புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் (Two Parallel Proton Beams) பயணம் செல்லும். எதிர்த்திசையில் செல்லும் ஒளிக்கற்றைகள் மோதிக் கொள்ளும் வீதம் வினாடிக்கு ஒரு பில்லியன் தடவைகள் ! அவற்றின் விளைவுகளைப் பதிவு செய்ய 3000 கணனிகள் பாதையில் அமைக்கப் பட்டுள்ளன. அவை ஒரு பில்லியன் மோதல்களை வடிகட்டி அவற்றில் 100 மிக முக்கிய மோதல்களாகச் சேமிக்கின்றன. அத்தகவல் பல்கலைக் கழகங்களுக்கும் விஞ்ஞானிகளுக்கும் அங்கிருந்து அனுப்பப் படுகிறது.

Fig. 1E
Fundamental Particles

விரைவாக்கியில் பெரு வெடிப்பு இயக்கமும் நுண்துகள்களை உளவும் கருவிகளும்

1. அட்லாஸ் உளவி (ATLAS Detector – A Toroidal LHC Apparatus) : 150 அடி (46 மீடர்) நீளமுள்ள இந்தக் கருவி எல்லாவற்றிலும் பெரியது. 7000 டன் எடை கொண்ட இக்கருவி ஐ·பெல் கோபுரத்தின் எடையை நெருங்கியது ! அதன் இணைப்புக் கம்பிகள் 3000 எண்ணிக்கை அளவு ! அதை அமைக்க 300,000 டன் பாறைகளைத் தகர்க்க வேண்டிய தாயிற்று ! 50,000 டன் காங்கிரீட் ஊற்ற வேண்டி தாயிற்று ! அட்லாஸ் உளவி 3200 டெர்ராபைட்ஸ் பச்சைத் தகவல் (Terabytes of Raw Data) ஓராண்டில் சேமிக்கும் ! இரண்டு கருவிகள் உள்ளன. அவை பிண்ட ஆரம்பத்தைக் காணும். புதிய பௌதிகம், பிறப் பரிமாணம் (Extra Dimension) காணும்.

பத்து மணிநேரச் சோதனையில் ஒளிக்கணைத் துகள்கள் (Particles Beam) 10 பில்லியன் கி.மீடர் தூரத்துக்கும் மிஞ்சிப் பயணம் செய்கின்றன ! அந்த தூரத்தை காட்ட முடிந்தால் பூமியிலிருந்து நெப்டியூன் சென்று மீள்வதை ஒத்தது ! ஒளிக்கணையின் வெப்பச் சக்தி ஆற்றலைக் கணக்கிட்டால் ஒரு கார் மணிக்குச் சுமார் 1000 மைல் (1600 கி.மீடர்) வேகத்தில் செல்லத் தேவையான எரிசக்திக்கு ஒப்பாகும் ! LHC மோதல் [Large Hadron Collider (LHC)] உற்பத்தி செய்யும் சக்தி 14 டெட்ரா எலெக்டிரான் வோல்ட் (14 Tetra eV) or 14 TeV. (One TeV is the equivalent Energy of motion of a flying mosquito).

2. CMS Detectors (Compact Muon Solenoid) : இதுதான் ஹிக்கிஸ் போஸான்களைத் தேடிக் கண்டுபிடிக்கும் கருவி. கரும்பிண்டத்தின் இயற்கைப் பண்பாடை உளவும்

Fig. 1F
Quarks & Leptons

3. ALICE (A Large Ion Collider Experiment) : இது திரவப் பிண்டத்தைக் கண்டுபிடிக்கும்.
(Liquid form of Matter called Quark-Gluon Plasma that existed shortly after the Big Bang)

4. LHCb (Large Hadron Collider Beauty) : பெரு வெடிப்பில் தோன்றிச் சரிபாதி இருக்கும் பிண்டம், எதிர்ப்பிண்டம் (Matter & Anti-Matter) ஆகியவற்றைக் கண்டுபிடிப்பது. இழந்து போன எதிர்ப்பிண்டத்துக்கு என்னவாயிற்று என்று உளவு செய்யும்.

பூத விரைவாக்கி யந்திரங்களில் அடிப்படைத் துகள்கள் சோதனை

சுவிட்ஜர்லாந்தின் தென்மேற்கு மூலையில் ஜெனிவாவுக்கு அருகில் அமைந்துள்ள “செர்ன்” (CERN Particle Accelerator) அடித்தளக் குகைக் குழல்களில் சூரியனை மிஞ்சிய உஷ்ணத்தை உண்டாக்கி, விஞ்ஞானிகள் அணுவின் அடிப்படைத் துகள்களை உண்டாக்கி ஆராய்ச்சி செய்து வருவார்கள். செர்ன் ஐரோப்பிய விஞ்ஞானிகள் ஆராய்ச்சிகள் நடத்தும் அடிப்படைத் துகள் விரைவாக்கி ஆய்வுக் கூடம். நான்கு மைல் நீளமாகச் சுருண்ட குழலில் அமைக்கப் பட்ட, உலகிலே மிகப் பெரிய ஒரு பூத விரைவாக்கி. அந்த வீரிய காந்தக் குழல்களில் 7000 டிரில்லியன் [(1 Trillion = 10^12) 1 followed by 12 Zeros] டிகிரி செல்ஸியஸ் உஷ்ணம் உண்டாக்கப் படுகிறது ! செர்ன் விரைவாக்கியை ஒரு பூத நுண்ணோக்கிக் கருவியாகப் பயன்படுத்தி விஞ்ஞானிகள், பிண்டத்தின் அணுவுக்குள்ளே அடங்கியுள்ள பரமாணுக்களின் அகிலத்தைக் கடந்த 50 ஆண்டுகளாக உளவு செய்து புதிய மூலத் துகள்களைக் கண்டுபிடித்துள்ளார்கள்.

Fig. 1G
Quarks & Bosons

1960 ஆண்டு முதல் விரைவாக்கி யந்திரங்களில் அணுவின் 12 மூலாதாரத் துகள்களைப் பற்றி விஞ்ஞானிகள் இதுவரை அறிந்துள்ளார்கள். அணுவின் உள்ளமைப்பு எளிதானது என்னும் பழைய பௌதிகக் கருத்துக்கு அவை எதிர்த்து நின்றன ! 1961 இல் முர்ரே ஜெல்மன் (Murray Gellmann) 8 அடுக்கு வழியின் மூலம் அடிப்படைத் துகள்களின் கணிதச் சீரமைப்பை (Eightfold Way to Relate Particles by Mathematical Symmetry) எடுத்துக் கூறினார். அடுத்து தனியாக ஜியார்ஜ் ஸ்விக் என்பவர் (George Zweig) இன்னும் அடிப்படையான “குவார்க்ஸ்” போன்ற துகள்களைக் காட்டி, துகள்கள் சீரமைப்பை விளக்கினார். முதலில் மூன்று குவார்க்குகள்தான் உள்ளன என்று கூறினர். பிறகு 1974 இல் பர்டன் ரிக்டர் (Burton Richter) என்பவர் இரண்டு மைல் நீள “ஸ்டான்·போர்டு நேர்போக்கு விரைவாக்கியில்” (Stanford Liner Accelerator) நான்காவது குவார்க் கண்டுபிடிக்கப் பட்டது. அதே சமயத்தில் ஸாமுவேல் திங் (Samuel Ting) என்பவரும் அதைக் கண்டுபிடித்தார்.

1977 இல் ·பெர்மி ஆய்வகத்தின் (Fermilab) லியான் லேடர்மான் (Leon Lederman) மிகக் கனமான ஐந்தாவது குவார்க்கைக் கண்டுபிடித்தார். அடுத்து 1984 இல் ஐரோப்பாவில் செர்ன் ஆய்வகத்தில் ஆறாவது குவார்க் காணப் பட்டது. ஆறு குவார்க்குகள் மேல், கீழ், நளினம், நூதனம், உச்சம், நீச்சம் (Up, Down, Charm, Strange, Top & Bottom) என்று பெயரிடப் பட்டன. அந்த ஆறு வகை குவர்க்குகள் மேலும் மூன்று நிறப் பிரிவில் “சிவப்பு, பச்சை, நீலம்” என்று கூறப்பட்டன. முதல் நிலை மாதிரி அட்டவணையில் (Standard Model) மூலாதாரத் துகள்கள் ஆறு குவார்க்குகள், ஆறு லெப்டான்கள், ஐந்து போஸான்கள், [ஹிக்ஸ் என்னும் ஆறாவது யூகிப்பு போஸான் பிறகு இணைந்தது). பிறகு மூன்று இயக்க விசைகள் (Physical Forces). குவார்க்குகள் கனமான அடிப்படைத் துகள்கள். லெப்டான் என்பவை பளு குன்றிய அடிப்படைத் துகள்கள். போஸான்கள் மூன்று வித விசைகளைக் (Strong & Weaker Nuclear Forces, Electromagnetic Forces) கொண்டு செல்பவை (Bosons are Force Carriers). (ஈர்ப்பு விசை இன்னும் சேர்க்கப் படவில்லை). குளுவான் என்பது குவார்க்குகளைப் பிணைத்திருக்கும் பிசின். குவார்க்குகளும், லெப்டான்களும் ·பெர்மியான்கள் (Fermions) என்று அழைக்கப் படுகின்றன.

Fig. 2
CERN Control Room & other
Facilities

பிரபஞ்சத்தின் புதிய அடிப்படைத் துகள்களும் அவற்றின் பிணைப்புகளும்

விண்வெளியில் மினுமினுக்கும் எண்ணிலா விண்மீன்கள் முதலாக நமது மூலாதார டியென்னே (DNA) அணுக்கள் வரை, அனைத்துப் பிண்டங்களும் (Matter) குறிப்பிட்ட சில அடிப்படைத் துகள்களைக் (Fundamental Particles) கொண்டவை. பிளக்க முடியாது எனக் கருதப்பட்ட அணுக்கருவின் புரோட்டானும், நியூட்ரானும் மிக நுண்ணிய குளுவான்கள் கொண்டவை என்று அறியப்பட்டது. மூலாதாரமான அந்த நுண்துகள்களை மேலும் பிளக்க முடியாது. அவை புரோட்டான், நியூட்ரான் போலத் தனித்துக் காணப்படாதவை. பிரித்து எடுக்க முடியாதவை. 1960 ஆம் ஆண்டுக்கு முன்பு விஞ்ஞான மேதைகள் ரூதர்·போர்டு (1871-1937), நீல்ஸ் போஹ்ர் (1885-1962) ஆகியோர் முன்னோடிகளாய் விளக்கிய அணு அமைப்பின் உட்கருவில் புரோட்டான்களும், நியூட்ரான்களும் உள்ளன வென்றும், அவற்றை எலெக்டிரான்கள் சுற்றி வருகின்றன வென்றும் கூறினார்கள். அதாவது எலெக்டிரான், புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவை அணுவின் பிளக்க முடியாத அடிப்படைத் துகள்கள் என்று ஒருகாலத்தில் கருதினார்கள். அந்தப் பூர்வீகக் கருத்து 1960 ஆண்டுகளில் மாறிவிட்டது.

Fig. 3
High Energy Physics

1960-1970 ஆண்டுக்களில் அடிப்படைத் துகள்கள் பற்றிய பூர்வீக அணுவியல் அமைப்புச் சித்தாந்தம், பின்னால் வந்த விஞ்ஞானிகளால் திருத்தப் பட்டது. பிரபஞ்சத்தின் புதிய அடிப்படைத் துகள்களில் முதலாகக் “குவார்க்குகள்” (Quarks) என்பவை அறியப் பட்டது. குவார்க்குகளை அசுர வலுவுடன் பிணைத்துள்ள “குளுவான்” (Gluon) பற்றி அறியப்பட்டது. ஆறு வகையான குவார்க்குகள் இருப்பது தெரிய வந்தது. அதாவது குவார்க்குகள் << மேல், கீழ், நளினம், நூதனம், உச்சம், நீச்சம் >> (Up, Down, Charm, Strange, Top, Bottom) என்று ஆறு விதத்தில் நினைவில் நிற்கும் எளிய பெயர்களில் குறிப்பிடப் பட்டன. பளுவின்றி மெலிந்த குவார்க்குகள் “மேல்,” “கீழ்” என்று இரு விதத்தில் இருப்படுபவை. குவார்க்குகள் இரண்டும் பொதுவாக அணுவின் உட்கருவில் உள்ள புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவற்றில் இருப்பவை.

பிரபஞ்சத்தில் குவார்க்குகள் வலுமிக்க விசையால் (Strongest Force) ஒன்றை ஒன்று இறுக்கமாகப் பிணைத்துக் கொண்டுள்ளன. அதாவது குவார்க்குகள் தனியாக இருக்க மாட்டா ! ஒரு குவார்க் மற்ற குவார்க்குடன் வலுவுள்ள விசையால் பரமாணுக்களுக்குள் எப்போதும் இணைந்தே இருப்பது. அந்த வலுவான விசை குளுவான் அல்லது ஒட்டுவான் (Gluon) என்று அழைக்கப்படுகிறது. அப்படிப்பட்ட அடிப்படைத் துகள்களால் கட்டப் பட்டவையே இந்த பிரபஞ்சமும் அதன் உள்ளே நகரும் கோடான கோடிப் பிண்டப் பொருட்களும் என்பது அறியப்படுகிறது. அத்தகைய மூலாதாரக் குவார்க்கையும் அவற்றைப் பிணைத்துள்ள அசுர வலுவான விசையையும் ஆழ்ந்து அறிவதே இப்போது விஞ்ஞானிகளின் பிரதமக் குறிக்கோளாக உள்ளது. பூமியின் மீது பொழிந்து விழும் அகிலக் கதிர்களில் (Cosmic Rays) ஏராளமான அடிப்படைத் துகள்கள் உள்ளன ! அவற்றில் 90% புரோட்டான்கள், எலெக்டிரான்கள். அவற்றைத் தவிர மேஸான், நியூட்ரினோ, பாஸிட்ரான், மியூவான், சியான் போன்றவையும் விழுகின்றன.

Fig. 4
Particle Accelerators

தற்போதிருக்கும் விஞ்ஞானக் கருவிகளால் அளக்க முடியாதபடிக் குவார்க்குகள் மிக மிக நுண்ணியவை. அவற்றின் பளுவை நிறுக்க முடியாது. குவார்க்குகளைப் பிரிக்க முடியாது. ஒரு புரோட்டானைப் பிளக்க முயலும் போது, குவார்க்குகள் பத்து டன் விசை வலுவுடன் ஒட்டிக் கொள்கின்றன. அவை மிக நுட்பமாக இருப்பதால் புரோட்டானுள் பில்லியனில் ஓரளவான இடத்தைப் பிடித்துக் கொள்கிறது. புரோட்டான் பளுவிலும் மிகச் சிறிய விகிதமாகக் குவார்க் உள்ளது. புரோட்டானில் குவார்க்குகள் அடைத்துக் கொண்ட சிற்றிடம் போகக் காலியாகக் கிடக்கும் இடத்தில் இருப்பதென்ன என்னும் வினா எழுகிறது. அந்தக் காலி மனையில்தான் குளுவான் எனப்படும் பிசின் குவார்க்குகளைப் பிணைக்கும் ஒட்டு விசையாக நிரப்பிக் கொண்டுள்ளது ! அத்தகைய குவார்க், குளுவான் பிசினே பிரபஞ்சத்தின் 98% பளுவாகவும் பரவியுள்ளது ! இயற்கையானது கோடான கோடி முறைகளில் பளுவில்லா குவார்க்குகளையும், வலுவான குளுவான்களால் பிணைத்து பிரபஞ்சத்தைப் படைத்துள்ளது !

Fig. 5
CERN Circular Cotainment

செர்ன் விரைவாக்கியில் நடக்கும் உளவுச் சோதனைகள்

ஹைடிரஜன் மூலக்கூறுகளிலிருந்து எழுகின்ற புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் (Proton Beams) ஒட்டிய ஒளிவேகத்தில் வட்ட அரண் பைப்பில் 10,000 இல் ஒரு பங்கு வினாடியில் ஒரு முறைச் சுற்றி விடுகின்றன ! LHC விரைவாக்கி மிக்க நவீனச் சாதனம் ! பேரிச்சையில் அமைக்கப் பட்ட சாதனம் ! செர்ன் விரைவாக்கி எப்படிப் பிரபஞ்சம் தோன்ற ஆரம்பித்தது ? முதற்சில நுட்ப பின்ன வினாடிகளில் உண்டான மூலாதாரப் பிண்டத் துகள்கள் எவை ? புதிரானக் கரும்பிண்டம், புரியாத கருந்துளை எவ்விதம் உதித்தன ? போன்ற வினாக்களுக்கு விடைகாண உதவி செய்யும். விரைவாக்கியின் வட்ட அரணில் புரோட்டான் ஒளிக்கணைகள் வினாடிக்கு 600 மில்லியன் தடவை நேர்முட்டு மோதி (Head-on Collisions) ஒரு நுட்பப் பேரொளிக் கோளத்தை (Minuscule Fire Ball) எழுப்பி முதல் 10^12 இல் 1 வினாடியில் (One Millionth of a Millionth Second) நேர்ந்த பெரு வெடிப்புக் காட்சியை அரங்கேற்றுகிறது ! அந்தக் காட்சி நிகழ்ச்சியில் துகள் பௌதிக விஞ்ஞானிகள் இதுவரைக் காணாத மூலாதார ஹிக்ஸ் போஸானைக் காணப் போவதாக எதிர்பார்க்கிறார். ஒளித்துகள் விஞ்ஞானிகள் இதுவரை ஏன் புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகிய பரமாணுக்களும் அவை நிரம்பிய மூலகங்களும் நிறை பெற்றன வென்று விளக்கிய தில்லை ! அவ்விதம் நிறை அளிப்பவை ஹிக்ஸ் போஸான் என்று விஞ்ஞானிகள் கருதுகிறார் ! “செர்ன் விரைவாக்கிச் சோதனை மோதல்களில் ஹிக்ஸ் போஸான் காணப்பட வில்லை என்றால், விஞ்ஞானிகளுக்கு அது பெரும் அதிர்ச்சியைத் தரும்,” என்று ஹார்வேர்டு கோட்பாடு விஞ்ஞானி லிஸா ரான்டல் கூறுகிறார் !

Fig. 6
CERN Particle Smasher

++++++++++++++++++++++++++

தகவல்:

Picture Credits: NASA, JPL; National Geographic; Time Magazine, Discovery, Scientific American & Astronomy Magazines.

1. Our Universe – National Geographic Picture Atlas By: Roy A. Gallant (1986)
2. 50 Greatest Mysteries of the Universe – How Many Planets are in the Solar System ? (Aug 21, 2007)
3. Astronomy Facts File Dictionary (1986)
4. The Practical Astronomer By Brian Jones & Stephen Edberg (1990)
5. Sky & Telescope – Why Did Venus Lose Water ? [April 2008]
6. Cosmos By Carl Sagan (1980)
7. Dictionary of Science – Webster’s New world [1998]
8. The Universe Story By : Brian Swimme & Thomas Berry (1992)
9. Atlas of the Skies – An Astronomy Reference Book (2005)
10 Hyperspace By : Michio kaku (1994)
11 Universe Sixth Edition By: Roger Freedman & William Kaufmann III (2002)
12 Physics for the Rest of Us By : Roger Jones (1992)
13 National Geographic – Frontiers of Scince – The Family of the Sun (1982)
14 National Geographic – Living with a Stormy Star – The Sun (July 2004)
15 The World Book of Atlas : Anatomy of Earth & Atmosphere (1984)
16 Earth Science & Environment By : Dr. Graham Thompson & Dr. Jonathan Turk (1993)
17 The Geographical Atlas of the World, University of London (1993).
18 Hutchinson Encyclopedia of Earth Edited By : Peter Smith (1985)
19 A Pocket Guide to the Stars & Planets By: Duncan John (2006)
20 Astronomy Magazine – What Secrets Lurk in the Brightest Galaxies ? By Bruce Dorminey (March 2007)
21 National Geographic Magazine – Dicovering the First Galaxies By : Ron Cowen (Feb 2003)
22 Astronomy Magazine Cosmos – The First Planet By : Ray Villard & Adolf Schaller & Searching for Other Earths By : Ray Jayawardhana [Jan 2007]
23 Discover Magazine – Unseen Universe Solar System Confidential [Jan 2007]
24 The Search for Infinity – Solving the Mysteries of the Universe By : Gordon Fraser (1995)
25 CERN Large Hadron Collider – Particle Physics – A Giant Takes on Physics’ Biggest Question By : The New York Times (May 15, 2007)
26 CERN Fires up the New Atom Smasher to Near Big Bang By : Alexander Higgins [Sep 7, 2008]
27 World’s Largest Atom Smasher (CERN) Completion [March 26, 2008]
28. Time Magazine Report – The Moment [September 10, 2008] Geneva [Sep 22, 2008]
29 CERN Atom Smasher – Latest Wikipedia Report

******************
jayabarat@tnt21.com [Setember 18, 2008]

Series Navigation

20080918_Issue