கடவுள் துகள் கண்டுபிடிப்பு! ?????

  கடவுளைக் கண்டதாக கூறும் ஆத்திக உலகில் கடவுள் துகளை கண்டதாக கூறும் CERN ஆய்வுக்கூட விஞ்ஞானிகளின் கண்டுபிடிப்பு அறிவியலின் அடுத்த கட்டத்தை எட்டும் முயற்சி. இது உலகின் பிறப்பு ரகசியத்தை வெளிப்படுத்தும் என்ற எதிர்பார்ப்பை மட்டுமின்றி துகள் இயற்பியலில் அடுத்த படிநிலையை எட்டும் என்ற நம்பிக்கையையும் விதைத்துள்ளது.

உலகம் பருப்பொருளால் ஆக்கப்பட்டவை. உலகில் காணும் அனைத்து உயிருள்ள மற்றும் உயிரற்ற பொருட்களும் பருப்பொருளால் ஆனவை. சிறிய நுண் துகள் முதல் மிகப்பெரிய கோள்கள் வரை அனைத்தின் மூலமும் பருப் பொருள்களே. பருப்பொருள்கள் எவ்வாறு தோன்றின என்பதை தெரிந்து கொள்வதன் மூலமே  உலகம் எப்படி உருவானது மற்றும் கோள்கள், நட்சத்திரங்கள், சூரியன், சந்திரன், இயற்கை, மனிதன், விலங்குகள் போன்ற அனைத்தும் எப்படி தோன்றின என்பதன் ரகசியத்தை அறிய முடியும். சுருங்கக்கூறின், பருப்பொருள்களால் ஆன உலகின் பிறப்பு ரகசியம் அதன் மிகச்சிறிய அலகான அணுத் துகளில்  அடங்கியுள்ளது. அணுத் துகளின் மிகச்சிறிய கூறுகளை யும், அதன் பண்புகளையும், அக்கூறுகளை பிணைத்துக் கொண்டிருக்கும் பிணைப்பு விசைகளையும் ஆராய்வதன் மூலமே அவை எவ்வாறு தோன்றியிருக்கும் என்பதனை விளங்கிக் கொள்ள முடியும்.

பருப்பொருளின் மிகச்சிறிய அலகு அணு. ஓர் அணுவின் உட்கருவில் புரோட்டான் மற்றும் நியூட்ரான் அதனைச்சுற்றி எலக்ட்ரான் உள்ளதென்பது நாமறிந்த ஒன்றே. இம்மூன்று துகள்களும் குறிப்பிட்ட நிறையைக் கொண்டவை. மேலும் குறிப்பிட்ட மின்னூட்டத்தினைக் கொண்டவை. (நியூட்ரானைத் தவிர) அணுவின் உட் கருவினை மேலும் ஆராய்ந்ததில் புரோட்டானும் நியூட்ரானும் அடிப்படை துகள்கள் இல்லை. இவற்றிற்கும் அடிப்படையான துகள்களால் புரோட்டான்களும் நியூட்ரான்களும் ஆக்கப்பட்டிருக்கிறது என்று கண்டறிந்தனர். இந்த அடிப்படையான துகள்களை குவார்க்குகள் என்றழைத்தனர். மேலும் இந்த குவார்க்குகளின் முந்தைய நிலையானது நான்குவகை. அவை (புதிய, சௌந்தர்ய, கீழ் மற்றும் மேல் ஆகியவை குவார்க்குகளாக இருந்திருக்க வேண்டும் எனவும் எலக்ட்ரான்கள் மற்றும் எலக்ட்ரான் நியூட்ரினோக்களின் (லெப்டான்கள்) முந்திய நிலையில் நான்குவகை (மியூவான், மியூவான் நியூட்ரி னோ, டௌ, டௌ நியூட்ரினோ) லெப்டான்களாக இருந்திருக்க வேண்டும் எனவும் அணுமானித்துடன்  19- நூற்றாண்டின் பல்வேறு கால கட்டங்களில் அதனைக் கண்டறியவும் செய்தனர்.

இந்த நான்கு குவார்க்குகளும் நான்கு லெப்டான்களும் தான் பெரு வெடிப்பு நிகழ்ந்து முடிந்து உண்டான இரண்டாம் கட்ட துகள்களாக இருந்திருக்க வேண்டும்  என அறிவிலர்கள் கருதினர். ஆனால் இந்த பெருவெடிப்பு நிகழ்ந்த முடிந்த தருணத்தில் உருவான துகள்கள் 19-ஆம் நூற்றாண்டின் பல்வேறு கால கட்டங்களில் அறிவியலர்கள் முயற்சிகளின் விளைவாக கண்டறியப் பட்டன. போட்டான் (1900), குளுவான் (1979), Z போசான் (1983), W+ போசான் (1983). W- போசான் (1983) ஆனால் இவற்றில் ஆறாவதாக ஒரு துகளை கண்டறியப்பட இயலவில்லை. இந்த ஆறு துகளும் தான் பெருவெடிப்பில் உண்டானவை. அதில் இந்த ஆறாவது துகள் தான் பருப்பொருளின் நிறைக்கு காரணமான துகள். இந்த ஆறு துகள்களும் விசை தூக்கிகள் (Force Carriers) என்றழைக்கப்படுகின்றன. இதற்கு காரணம் உண்டு. இயற்கையிலேயே நான்கு வகையான அடிப்படை விசைகள் ஒவ்வொரு பருப் பொருளிலும் (அணு) உண்டு. வலுவான மற்றும் வலு வற்ற உட்கருவிசை, மின்காந்தவிசை மற்றும் ஈர்ப்புவிசை ஆகியன. இந்த விசைகள் பரவியிருக்கும் புலங்களை  (Field)  விசைப்புலங்கள் எனலாம். இவ்வகை விசை புலங்களை இந்த ஆறுவகையான துகள்கள் உருவாக்கு கின்றன. மின்காந்த விசை புலத்தை போட்டான்களும், வலுவான உட்கரு விசையை (குவார்க்குகளுக்கிடையே) குளுவான்களும், வலுவற்ற உட்கருவிசையை (நியூட்ரான் புரோட்டானாகவும், புரோட்டான் எலெக்ட்ரான்களாகவும் மாற்றம்  பெற காரணமான விசை) W மற்றும் Z போசான் களும் உருவாக்குகின்றன. ஆறாவது துகள் தனக்கென வலுவான அல்லது வலுவற்ற உட்கரு விசை புலங்களை உருவாக்கும். இந்த புலத்தினை ஹிக்ஸ் புலம் எனவும் இதனை உருவாக்கும் துகளுக்கு விரிக்ஸ் போசான் துகள் என்றும் பெயர். ஹிக்ஸ் கண்டுபிடித்த, போஸ்- ஐன்ஸ்டீன் புள்ளியியல் முறையில் இயங்கும் துகள்தான் ஹிக்ஸ்-போசான். இதனைத்தான் ""கடவுள் துகள்'' என்று அழைக்கின்றனர்.

1963-ஆம் ஆண்டு அமெரிக்க பௌதீகவியலர் ட.ர. ஆண்டர்சன் குறுக்கமடைந்த பொருள் இயற்பியலில் சில புதிய கருத்தாக்கங்களை முன்வைத்தார். உலோகங் களிலும், மீ கடத்திகளிலும் ஏற்படுவதைப் போன்று திண்மங்களிலும் சிலவகை ஆற்றல் கிளர்ச்சிகள் நிறையினைப் போன்ற பண்புகளுடன் ஏற்படுவதாக கூறினார். உண்மையில் அவர் முன்வைத்தது உயர் ஆற்றல்-பௌதீகவியலுக்கு இந்த சிந்தனையை பயன்படுத்தலாம் என்பதனைதான். அவர் கூறிய இந்த சிந்தனையை பீட்டர் ஹிக்ஸ் மற்றும் ஐந்து பௌதீகவியலர் களும் பின்பற்றி தங்களின் ஆய்வு கட்டுரைகளை சமர்ப்பித்தனர். நியம மாதிரியின் சார்பியல் தொடர்ச்சி களை திசையிலி புலங்களைக் கொண்டு  (Scalar Field)  விளக்கியதுடன் தன்னிச்சை சமச்சீர் பிளவு (Spontaneous Symmetry Breaking) என்றொரு புதிய தொழில்நுட்பத்தினை (Mechanism)  அறிமுகப்படுத்தினார் ஹிக்ஸ்.

தன்னிச்சை சமச்சீர் பிளவினை மெக்சிகன் குல்லாய் மூலம் விளக்கலாம். ஹிக்ஸ்  தன்னுடைய   நிலை ஆற்றல் மிகுந்த புலத்தை மெக்சிகன் குல்லாய் (hat) வடிவில் கற்பனை செய்தார். அதன் உச்சியில் ஒரு பந்து வைக்கப்பட்டிருப்பின், அப்பந்து எந்த பக்கமும் விழாதவரை புலமானது செங்குத்து அச்சினைப்பற்றி சுழல் சமச்சீரினை கொண்டிருக்கும். அப்பந்து தான் ஹிக்ஸ் போசான் துகள். அப்பந்து எந்த பக்கமும் விழுவதற்கான வாய்ப்பினை கொண்டுள்ளது. பந்து நழுவி கீழ்மட்டத்திற்கு வருமாயின் அப்புலத்தின் சமச்சீர் உடைபடும் அல்லது மாறிவிடும். ஆனால் இதில் சுவாரஸ்யம் என்னவென்றால் பொதுவான சீர் மாறாமையை  (gauge invariance)  கொண்ட கோட்பாட்டில் கோட்பாட்டின் சமச்சீர் நிலைநிறுத்தப்படும் என்பதுடன், நிறையற்ற துகள்கள் நிறையினைப் பெறும் என்பதுதான் (ஹிக்ஸ் பொறிநுட்பம்) குறிப்பாக குவார்க்குகளுக்கிடையேயான வலுவற்ற உட்கரு விசைகளை உருவாக்கும் W மற்றும் Z போசான்கள், நிறையினை பெறும். பீட்டர் ஹிக்ஸின் ஆராய்ச்சி கட்டுரைகள் முறையே உடைபட்ட சமச்சீர்கள் (Broken Symmetries) நிறையற்ற துகள்கள் மற்றும் கேஜ் புலங்கள்  (Fields) 1964-லும், உடைபட்ட சமச் சீர்கள் மற்றும் கேஜ் போசான்களின் நிறைகள் 1966- ஆண்டிலும் Physics Letters  இதழில் வெளிவந்தன.

முதலில் வெளியிட்ட கட்டுரை அப்படியே ஏற்று கொள்ளப்பட்டது. ஆனால் இரண்டாவது கட்டுரை பௌதீகத்திற்கு பொருத்தமானதாகவும் தெளிவானதாகவும் இல்லை என்று நிராகரிக்கப்பட்டது. ஹிக்ஸ்  அதனுடன் மற்றுமோர் பத்தியை (Paragraph) இணைத்து அதனை ஏற்றுக் கொள்ளச் செய்தார். துகள்களின் வலுவான செயல்பாடுகளுக்கு தன்னுடைய கோட் பாடுகளை பயன்படுத்துவதற்கான சாத்தியக்கூறுகளை எடுத்து வைத்தார். மேலும் இது உண்மையில் நிகழ சாத்தியமற்றதாக இருந்தபோதும், தன் ஆராய்ச்சியின் வழியில் சமச்சீர்களை உடைத்து மிகப்பெரிய வெக்டர் மெசான்களை (Vector Mesons)  உற்பத்தி செய்ய இயலும் என்ற கருத்துதான் அது. இந்த பத்திதான் பெயரில் ஹிக்ஸ் போசான் துகள் என்று அழைக்க காரணமாயிற்று என பீட்டர் ஹிக்ஸ் வெளிப்படுத்தினார்.

 கடந்த 11 வருடங்களாக CERN ஆய்வுக்கூடம் ஹிக்ஸ் போசான் துகளை கண்டறிய முனைப்புடன் ஈடுபட்டு வருகிறது. 2000-ஆம் ஆண்டில் CERN ஆய்வுக்கூடத்தில் பெரிய எலக்ட்ரான்-பாசிட்ரான் மோதற் களத்தின் (Large Electron - Positron Collider)  உதவியுடன் எலக்ட்ரான்களையும் பாசிட்ரானையும் மோத செய்தபோது 114.4 Gev  நிறையுடைய துகள்கள் தட்டுப் பட்டன. இது அறவியலர்களை உற்சாகப்படுத்தினாலும் தெளிவான முடிவுகள் கிடைக்கவில்லை. இதனை தொடர்ந்து அமெரிக்காவின் பெர்மிலாபில் உள்ள  அடுத்த தலைமுறை முடுக்கிகளில் ஆய்வு செய்யப் பட்டது. இது புரோட்டான்- எதிர் புரோட்டானை மோத விடும் டெவ்ரான் மோதற்களம். டெவ்ரானில் புரோட் டான்கள் அதிக ஆற்றல் நிலையில் மோதவிடப்பட்டது. புரோட்டான் மற்றும் எதிர்புரோட்டான்கள் 1 டிரில்லியன் எலக்ட்ரான் வோல்ட் () ஆற்றலுடன் மோதவிடப்பட்டது. இதன் மோதல் ஆற்றல் 2 டிரில்லியன் எலக்ட்ரான் வோல்ட். அதே சமயம் CERN -ன் ஆய்வு கூடத்தில் அமைந்துள்ள மிகப்பெரிய மோதற்களத்தில் (LHC)  உயர் ஆற்றல் கொண்ட புரோட்டான் துகள்களை மோதவிட்டு அதன் தகவல்களை ஆராய்ந்தனர். உலகளவில் இணைக்கப்பட்ட, ஒரே நேரத்தில் 2,00,000 இயற்பியல் தரவுகளை அலசி ஆராயக்கூடிய கஐஈயின் கணினிகள் மூலம் ஆய்வு முடிவுகள் ஆராயப்பட்டன.  CERN ஆய்வுக்கூடத்தின்  ATLAS மற்றும்  CMS ஆய்வகங்களின் முக்கியப் பணி ஹிக்ஸ் போசன் துகளை தேடுவதே-LEPயை மாற்றிவிட்டு LHC உருவாக்கியதும் அதன் திறன் முன் எப்போதும் இல்லாதவிதம் கூடவே செய்தது. LHC-யின் முடுக்கிகளில் மோதற் புரோட்டான்களின் ஆற்றல் 3.5பங்ஸ் ஆகவே இருந்தது. (மோதல் ஆற்றல் 7Lev இவ்வருடம் ஏப்ரல் 5-ந்தேதி புரோட்டான்களின் ஆற்றல் 4Lev க்கு (மொத்த மோதல் ஆற்றல் 8Lev) உயர்த்தப்பட்டு சோதனை மேற்கொள்ளப்பட்டது. இதில் சுமார் 500 டிரில்லியன் புரோட்டான்- புரோட்டான் மோதல்களின் தரவுகள் ஆராயப் பட்டன. 2011 ஆண்டில் 7Lev மோதல் ஆற்றலின்போது எடுக்கப்பட்ட தரவுகளுடன் 2012-ஆம் ஆண்டின் தரவுகளையும் சேர்த்து மொத்தம் 900 டிரில்லியன் மோதல்களை அலசி ஆராய்ந்தபோது ஹிக்ஸ் போசான் துகள்கள் உருவானதை கண்டதாக CERN விஞ்ஞானிகள் அறிவித்தனர். கிடைக்கப்பெற்ற ஹிக்ஸ் போசன் துகளின் நிறை CMS (Compact Muon Solenoid)  ஆய்வகத்தின் முடிவுகளில் 125.6GEV (0.6GEV பிழையுடன் ஆகவும் ATLAS (Atoroidal LHC Apparatus)  ஆய்வகத்தின் முடிவுகளில் 125.3 GEV  (0.6GEV பிழையுடன்) ஆகவும் இருந்தது. ஆக இரு முடிவுகளும் கிட்டத்தட்ட ஒரே அளவினை காட்டியது.

பரிசோதனைகளின் போது கிடைக்கும் ஹிக்ஸ் போசான் துகளின் ஆயுட்காலம் மிக மிக குறுகியது    (10-22) வினாடி. இவ்வளவு குறுகிய ஆயுளைக் கொண்ட ஹிக்ஸ் துகளை கண்டுபிடிப்பதில் மிகுந்த சிரமம் உள்ளது. மேலும் ஹிக்ஸ் வெளிப்பட்டு 10லி22 வினாடி ஆனவுடன் அது சிதைவடைந்து இரண்டாம் நிலை துகள் களாக (போட்டான், லெப்டான், ர மற்றும் ழ போசான் களாக) மாறிவிடும். ஹிக்ஸ் துகள் 5 வழிகளில் சிதை வுறும். ஹிக்ஸ்  இரு  போட்டான்களாக,  ஹிக்ஸ்  4 லெப்டான்களாக (எலக்ட்ரான்/மியுவான்) ஹிக்ஸ்  ழ ழ போசான்களாக, ஹிக்ஸ்  ஜ்ஜ் போசான்களாக, ஹிக்ஸ்  டௌ, டௌ துகள்களாக என சிதைவடையும். CERN ஆய்வுக்கூடம் ஹிக்ஸ்போசான் துகள்களை மட்டுமல்ல அதன் சிதைவையும் ஆராய்ந்து வருகிறது. இதில் ஹிக்ஸ்  4 லெப்டான் சிதைவு முறையானது கோல்டன் சேனல் என்றழைக்கப்படுகிறது. ஏனெனில் இது ஒரு தெளிவான வழிமுறை. ஆபகஆந மேற்கூறப் பட்ட முதல் இரு வழிமுறைகளில் ஹிக்ஸ் துகளின் நிறையை கணக்கிட்டது. ஈஙந ஐந்து வழிமுறைகளிலும் ஹிக்ஸ் துகளை ஆராய்ந்தது. ஹிக்ஸ் துகள் சிதைவடைந்து இரண்டாம் நிலையை அடையும் குறுகிய காலத்தில் ஹிக்ஸ் துகளின் நிறை கணக்கிடப்பட்டது. தனித்தனியாக ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்பட்ட ATLAS  மற்றும் CMS ஆய்வகங்களின் முடிவுகள் ஒப்பிட்டு பார்க்கும்போது ஹிக்ஸ் துகளின் நிறை 125- 126 GEC அளவிலேயே இருந்தது.

இனி மீதமுள்ள மூன்று வழிமுறைகளிலும் ஹிக்ஸ் துகளை இரு ஆய்வகங்களும் ஆராய்ந்து ஆய்வு முடிவு களை உறுதிசெய்வதே CERN  ஆய்வு கூடத்தின் முக்கிய பணியாக இருக்கும். இரு வழிகளை மட்டுமே கையாண்டு ஹிக்ஸ் போசான்துகள் தட்டுப்பட்டாலோ என்னவோ கிட்டத்தட்ட ஹிக்ஸ் போசானை கண்டு பிடித்துவிட்டதாக CERN வெளிப்படுத்தியது.
பல அறிவியலர்கள் இதுவரை கண்டறியப்பட்ட துகள்களை மட்டும் வைத்துக்கொண்டு (ஹிக்ஸ் போசான் துகளை தவிர்த்துவிட்டு) பருப்பொருள் மாதிரியை விளக்க முனைந்தனர். ஆனால், எவராலும் ஒரு சரியான மாதிரியை முன்வைக்க முடியவில்லை. மட்டுமின்றி ஹிக்ஸ் போசான் துகளை கண்டறியும் போட்டியில் ஐரோப்பாவின் CERN ஆய்வுக்கூடமும் அமெரிக்காவின் பெர்மிலேப் ஆய்வுக்கூடமும் போட்டி போடுகின்றன. பெர்மிலேப் ஜூலை 2-ந்தேதி தன்னுடைய அரைகுறையான ஆராய்ச்சியின் முடிவாக ஹிக்ஸ் துகள் வெளிப்பட்டதாக சந்தேகத்துடன் கூற, CERN  ஆய்வுக் கூடம் ஹிக்ஸ் போசானை கண்டதாக அதிகாரப்பூர்வமாக அறிவித்தது. ஆனால், அது ஹிக்ஸ் போசான் துகளின் ஒருவகையாக இருக்கலாம் என்று ஐயத்தினையும் எழுப்புகிறது.

ஹிக்ஸ் போசான் பெயருக்கு இந்திய சம்பந்தம் உண்டு. கொல்கத்தாவில் பிறந்த சத்யேந்திர நாத் போஸ் என்ற அறிவியலர் உருவாக்கிய ஒரு கணக்கு முறையை ஐன்ஸ்டீன் விரிவுபடுத்தி ஆராய்ச்சி இதழில் வெளியிட்டார். இதுபோல் - ஐன்ஸ்டீன் புள்ளியியல் என்றழைக்கப்பட்டது. இப்புள்ளியியல் அடிப்படையில் இயங்கும் பொருளுக்கு பால்டிராக் என்ற அறிவியலர் போசான் (சத்யேந்திரநாத்போஸ் பெயரின் கடைசி இரண்டு எழுத்தும் ஐன்ஸ்டீன் கடைசி எழுத்தும் இணைத்தது)என்று பெயரிட்டார். இது பின்னாளில் ஹிக்ஸ் துகளுக்கு பொருந்தி வரவே அதனை ஹிக்ஸ் போசான் துகள் என்றழைக்கப்படலாயிற்று.

இந்தியாவின் அணுசக்திக் கழகமும் (DAE) CERN ஆய்வகமும் பல ஆண்டுகளாக இணைந்து செயல்பட்டு வருகின்றன. இதற்கான புரிந்துணர்வு ஒப்பந்தம் 1991லும் CERN ஆய்வுக் கூடத்தின் கட்டமைப்பு பணிகள் மற்றும் இயக்கக் கூட்டணிகள் மேற்கொள்ள 1996லும் (AEC)  கையெழுத்தானது. மட்டுமின்றி இந்தியாவின்  TIFR, SINPECIL போன்ற நிறுவனங்கள் PMPS ஜாக்குகள், மென்பொருள் கண்டுபிடிப்பான், LHC யின் மீ கடத்தி காந்தங்கள் போன்ற பல பகுதிகளை உருவாக்குவதில் பங்களித்தது. மேலும் CMS-ன் இந்திய பகுதியை டாடா அடிப்படை ஆராய்ச்சி நிறுவனம் இயக்கியது.

சமீபகால கண்டுபிடிப்புகளில் மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பு இதுதான். பருப்பொருள் மாதிரியில் கண்டுபிடிக்கபடாமலிருந்த இறுதி துகள் ஹிக்ஸ் போசான். ஹிக்ஸ் போசான் துகளின் கண்டுபிடிப்பு மட்டுமே துகள் இயற்பியல் துறைக்கு இறுதியாகாது. மிகை சமச்சீர் கோட்பாடு (super symmetry theory) குறைந்தது 5 ஹிக்ஸ் துகள்கள் இருப்பதாக கூறுகிறது. தற்போது கண்டுபிடிக்கப்பட்டது இதில் ஏதேனும் ஒன்றானால் மீதி நான்கு துகளையும் கண்டுபிடிக்க வேண்டியிருக்கும். இந்த ஆராய்ச்சிகளின் விளைவாக உலக பிறப்பு மட்டுமல்ல கடவுள் துகள் பிறப்பும் (கடவுள்) அறியப்படும் என்பதில் ஐயமில்லை.