ஹிக்ஸ் போஸான்: ஒரு பொருளுக்கு நிறை எப்படி ஏற்படுகிறது?

(ஹிக்ஸ் போஸான் கருத்தாக்கத்தை முன்வைத்த பீட்டர் ஹிக்ஸ் காலமானார். 2012-ல் எழுதப்பட்ட இந்தக் கட்டுரை ஹிக்ஸ் போஸான் குறித்த ஓர் அறிமுகத்தைத் தருகிறது.)

பள்ளிக்கூடப் பாடப் புத்தகங்களில் மட்டுமே நாம் படித்துக்கொண்டிருந்த அணு, இப்போது பொதுவெளியில் அனைவருக்கும் தெரிந்த ஒன்றாக ஆகியுள்ளது. கூடங்குளம் அணு மின்நிலையம் தொடர்பான போராட்டங்களுக்குப்பின் குறைந்தபட்சம் தமிழ்நாட்டில் அனைவருக்கும் அணு பற்றித் தெரிந்திருக்கும்.

ஒவ்வொரு பொருளுக்கும் உள்ளே அணு உள்ளது. சில அணுக்களைத் தூண்டினால் அவை பிளந்து கடுமையான வெப்பத்தை வெளிப்படுத்தும். அந்த வெப்பத்தைத்தான் அணு குண்டாக ஆக்கி நகரங்களையே ஒட்டுமொத்தமாக அழிக்கலாம் அல்லது கட்டுப்படுத்தி அணு மின்சாரமாக ஆக்கலாம்.

அணுவின் உள்ளே புரோட்டான், நியூட்ரான், எலெக்ட்ரான் போன்ற அணுத் துகள்கள் இருப்பதாக நாம் புத்தகத்தில் படித்துள்ளோம். அணு இப்படித்தான் இருக்கும் என்பதைக் கண்டுபிடிப்பதில் பெரும் பாய்ச்சலைச் செய்தவர் ரூதர்ஃபோர்ட். புரோட்டான் என்ற துகளைப் பரிசோதனை ரீதியாக அவர்தான் கண்டுபிடித்தார். நியூட்ரான் என்ற ஒன்று இருக்கவேண்டும் என்பதையும் அவர்தான் சொன்னார். பின்னர் அவருடைய மாணவர் ஒருவர் நியூட்ரானைப் பரிசோதனைச் சாலையில் கண்டுபிடித்தார்.

அணு

பரிசோதனை விஞ்ஞானிகள் இவ்வாறு அணுவின் உள்ளே என்ன உள்ளது என்பதைத் தேடிக் கொண்டிருந்த அதே நேரம், கோட்பாட்டு விஞ்ஞானிகள் இந்தத் துகள்களையெல்லாம் எப்படிப் புரிந்துகொள்வது, இந்தத் துகள்களைக் கொண்டு எத்தகைய மாதிரியை உருவாக்குவது என்று சிந்தித்துக்கொண்டிருந்தனர்.

அறிவியல் மாதிரிகள் என்பவை புகைப்படம் போன்றவை. ஒரு நபரும் அவருடைய புகைப்படமும் ஒன்றல்ல. புகைப்படம் அந்த நபரைக் கண்டறிய உதவும் ஓர் அடையாளம். அவ்வளவுதான். அதேபோல இந்தப் பிரபஞ்சத்தைப் படமாக எடுக்க விஞ்ஞானிகள் முயற்சி செய்தவண்ணம் இருக்கிறார்கள். அவர்கள் அப்படி எடுக்கும் படம்தான் ஓர் இயற்பியல் மாதிரி.

அவ்வப்போது மாதிரிகளை மாற்றவேண்டி இருக்கிறது. உதாரணமாக கருப்பு-வெள்ளைப் படம் ஒன்றை வைத்துக்கொண்டு ஒரு நபரின் தோலின் நிறத்தை சரியாகச் சொல்லமுடியாது. அதற்கு வண்ணப்படம் வேண்டும். ஒரு நபரின் பாஸ்போர்ட் படத்தை வைத்துக்கொண்டு அவருடைய உயரம் என்னவென்று சொல்லமுடியாது. அதற்கு அவருடைய முழு உயரப் படம் வேண்டும்.

அதேபோலத்தான் இயற்பியல் மாதிரிகளும். ஈர்ப்பு விசை பற்றி நியூட்டன் உருவாக்கிய மாதிரிகள் 250 ஆண்டுகளுக்குமேல் கோலோச்சின. ஆனால், பொருள்கள் அதிவேகமாகச் செல்லும்போது இந்த மாதிரி தோற்றுப் போகிறது என்பதை விளக்கிய ஐன்ஸ்டைன், நியூட்டனின் மாதிரியை மேலும் மெருகேற்றி தன் சார்பியல் மாதிரியை முன்வைத்தார்.

அதேதான் அணுவிலும் நிகழ்ந்தது. நீல்ஸ் போர், எர்வின் ஷ்ரோடிங்கர், வெர்னர் ஹெய்சன்பர்க், வுல்ஃப்காங் பௌலி, என்ரிகோ ஃபெர்மி போன்ற பல விஞ்ஞானிகள் ஒன்றிணைந்து குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் என்ற புதுத் துறையை உருவாக்கினர்.

இந்தக் கட்டத்தில் பால் டிராக் என்ற விஞ்ஞானி, மேலே குறிப்பிட்ட பலரின் கருத்துகளையும் ஐன்ஸ்டைனின் சார்பியல் விதிகளையும் இணைத்து, எலெக்ட்ரானின் இயக்கத்தை விளக்கும் சமன்பாடுகளை வெளியிட்டார். குவாண்டம் மெக்கானிக்ஸ் பற்றிய தீர்க்கமான சில கோட்பாடுகளை முன்வைத்தார். அப்போது அவர் இருவிதமான துகள்களைக் கணக்கில் எடுத்துக்கொள்ள வேண்டியிருந்தது. (1) பல துகள்கள் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்கலாம். (2) ஒன்றுக்கும் மேற்பட்ட துகள்கள் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்க முடியாது.

குவாண்டம் நிலை என்றால் என்ன என்பதைப் பற்றி ஆராயாமல், ஓர் உதாரணத்தின்மூலம் இதனைப் புரிந்துகொள்ள முற்படுவோம். சென்னையில் இருக்கும் முதலைப் பண்ணையில் ஓர் ஓரத்தில் இருளர்கள் பாம்புகளை பானையில் போட்டு வைத்திருப்பார்கள். ஒரு சிலவகைப் பாம்புகளை ஒரே பானையில் பலவற்றை ஒன்றாகச் சேர்த்து வைக்கலாம். ஆனால் வேறு சிலவகைப் பாம்புகளை அப்படிச் செய்ய முடியாது. ஒரு பானையில் ஒன்று மட்டும்தான். அதே இனத்தைச் சேர்ந்த இன்னொரு பாம்பைக்கூட தன்னுடன் இருக்க அது அனுமதிக்காது. பானைதான் குவாண்டம் நிலை; பாம்புதான் துகள் என்று யோசியுங்கள்.

எலெக்ட்ரான்களை எடுத்துக்கொண்டால், ஒவ்வோர் எலெக்ட்ரானும் வெவ்வேறு குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும். ஆனால் போட்டான் எனப்படும் ஒளித்துகள் பலவும் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்கும்.

இந்த இரண்டுவகைப் பாம்புகளையும் வேவ்வேறு விதமாகக் கையாளவேண்டும் என்பதை டிராக் தெளிவாகப் புரிந்துகொண்டார். அதற்கான கணிதமுறைகளைத் தேடினார். அவருடைய முன்னோடிகள் இதனை ஏற்கெனவே செய்து வைத்திருந்தனர்.

இங்குதான் கல்கத்தாவைச் சேர்ந்த சத்யேந்திர நாத் போஸ் வருகிறார். ஒளித்துகளான போட்டானின் இயக்கம் பற்றிச் சில கணக்குகளைச் செய்யும்போது புதுவிதமான ஒரு புள்ளியியல் முறையை இவர் கண்டுபிடித்தார். ஆனால் இதனை யாரும் ஏற்கவில்லை. போஸ் சற்றும் மனம் தளராமல் தன் கட்டுரையை ஐன்ஸ்டைனுக்கு அனுப்பிவைத்தார்.

இதனால் ஈர்க்கப்பட்ட ஐன்ஸ்டைன், இந்தக் கட்டுரையை ஜெர்மன் மொழிக்கு மாற்றி அதைப் பதிப்பிக்கச் செய்தார். நிறையற்ற ஒளித்துகளுக்காக போஸ் உருவாக்கிய கணித முறையை ஐன்ஸ்டைன் நிறை கொண்ட பொருள்களுக்கும் நீட்டித்தார்.

டிராக் இந்தக் கணித முறையை அப்படியே எடுத்துக்கொண்டார். பல துகள்களும் ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருந்தால், அவை போஸ்-ஐன்ஸ்டைன் புள்ளியியல் முறையில் இயங்கும். எனவே இத்தகைய துகள்களை டிராக், போஸான் என்று அழைத்தார். ஒரே குவாண்டம் நிலையில் இருக்காத துகள்கள் ஃபெர்மி-டிராக் புள்ளியியல் முறையில் இயங்கும். எனவே டிராக் இத்தகைய துகள்களை ஃபெர்மியான் என்று அழைத்தார்.

போஸான் – ஃபெர்மியான்

இப்படித்தான் போஸான் என்ற நாமகரணம் சூட்டப்பட்டது. மற்றபடி சத்யேந்திர நாத் போஸ் இத்துறைக்கு மேற்கொண்டு எந்தப் பங்களிப்பையும் தரவில்லை.

0

இதற்கிடையே, அணு பற்றிய புரிதலில் ஒரு சிக்கல் ஏற்பட்டது. ஒத்த மின்னூட்டம் உடைய இரு பொருள்கள் ஒன்றை ஒன்று விலக்கும்; எதிரெதிர் மின்னூட்டம் உடைய இரு பொருள்கள் ஒன்றை ஒன்று ஈர்க்கும் என்பது அடிப்படை விதிகளில் ஒன்று. இதனை விரிவாக விளக்குவது மேக்ஸ்வெல்லின் மின்காந்த விசைப்புலம் பற்றிய கருத்தாக்கம். காந்தங்கள் இரண்டை அருகருகே கொண்டுவந்தால் இதனை நீங்கள் பார்க்கலாம். ஆனால் ஓர் அணுவின் உட்கருவில் ஒரே மின்னூட்டம் கொண்ட பல புரோட்டான்கள் உள்ளன. உண்மையில் அவை ஒன்றை ஒன்று விலக்கித் தள்ளவேண்டும் அல்லவா? ஆனால் அப்படியின்றி ஒன்றை ஒன்று இறுக்கிப் பிடித்தபடி ஒரே உட்கருவில் உள்ளனவே? இது எப்படிச் சாத்தியம்?

விஞ்ஞானிகள் இதனை விரிவாக ஆராய்ந்தனர். புரோட்டான், நியூட்ரான் ஆகியவையே அடிப்படைத் துகள்களாக இல்லாதிருக்கலாம் என்ற முடிவுக்கு வந்தனர். இவற்றுக்கும் அடிப்படையாக குவார்க்குகள் என்ற ஆறு துகள்கள் இருக்கவேண்டும் என்றும் அவற்றின் பல்வேறு கூட்டமைப்பே புரோட்டானாகவும் நியூட்ரானாகவும் ஆகியிருக்கவேண்டும் என்றும் முடிவெடுத்தனர். இந்தக் குவார்க்குகளுக்கு இடையே மிகவும் வலுவான ஒரு விசை இருக்கவேண்டும் என்ற அவர்கள், இதற்கு ‘வலுவான உட்கரு விசை’ (ஸ்ட்ராங் நியூக்ளியர் ஃபோர்ஸ்) என்று பெயரிட்டனர்.

‘வலுவான உட்கரு விசை’

இதேபோல ‘வலுவற்ற உட்கரு விசை’ என்ற கருத்தாக்கமும் உருவானது. சில குறிப்பிட்ட கட்டங்களில் ஒரு நியூட்ரான் ஒரு புரோட்டானாக மாறுகிறது. வேறு சில கட்டங்களில் புரோட்டான் ஒன்று எலெக்ட்ரான் ஒன்றைக் கவ்விப் பிடித்து, நியூட்ரானாக உருவெடுக்கிறது. வானில் நியூட்ரான் நட்சத்திரம் உருவாவது இப்படித்தான். இதுபோன்ற மாற்றங்களுக்குக் காரணம் இந்த வலுவற்ற உட்கரு விசை.

‘வலுவற்ற உட்கரு விசை’

ஆக, நமக்கு ஏற்கெனவே தெரிந்த மின்காந்த விசையுடன் வலுவற்ற உட்கரு விசை, வலுவான உட்கரு விசை, ஈர்ப்பு விசை ஆகியவை சேர்ந்து மொத்தம் நான்கு அடிப்படை விசைகள் இருப்பதாக விஞ்ஞானிகள் பேசத் தொடங்கினர். இதைத்தான் ஸ்டாண்டர்ட் மாடல் என்று விஞ்ஞானிகள் சொல்லத் தொடங்கினர்.

இந்த விசைகளையும் விசைப்புலங்களாகவும் அந்த விசைப்புலங்களை உருவாக்கும் சில துகள்கள் இருப்பதாகவும் ஒருவர் சொல்லலாம். உதாரணமாக மின்காந்த விசைப்புலத்தை உருவாக்குவது போட்டான்கள் என்ற ஒளித்துகள்கள்தான் எனலாம். அப்படியானால் வலுவான உட்கரு விசை, வலுவற்ற உட்கரு விசை ஆகியவற்றை உருவாக்குவதில் ஏதேனும் துகள்கள் உள்ளன என்று சொல்லலாமா?

அப்படிப்பட்ட ஒரு கோட்பாடு உருவாக்கப்பட்டது. வலுவற்ற உட்கரு விசையை உருவாக்கும் துகள்களுக்கு டபிள்யூ போஸான், இஸட் போஸான் என்று பெயர் தரப்பட்டது. இவற்றுக்கு போஸான் என்ற பெயர் ஏன் வந்தது? ஏனென்றால் இவை போஸ்-ஐன்ஸ்டைன் புள்ளியியல் விதிப்படி இயங்கக்கூடியவை. அதேபோல வலுவான உட்கரு விசையை உருவாக்கக்கூடிய துகள்களுக்கு குளூவான் என்று பெயர்.

இவையெல்லாம் வெறும் பெயர்களே. உண்மையிலேயே குவார்க்குகள், டபிள்யூ போஸான், இஸட் போஸான், குளூவான் ஆகிய துகள்கள் உள்ளனவா? வெறும் கோட்பாடாக மட்டுமே இருந்த இவையெல்லாம் சில சோதனைகளின்போது உண்மையிலேயே கண்டறியப்பட்டன. 1980-களிலும் 1990-களிலும் அனைத்து குவார்க்குகளும் குளூவான்களும் கண்டறியப்பட்டன. 1983-ல் டபிள்யூ போஸான் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது.

இதற்கிடையில் மற்றுமொரு குழப்பத்துக்கு விடை காணவேண்டியிருந்தது. பல்வேறு துகள்களுக்கும் வெவ்வேறு நிறை எப்படி ஏற்படுகிறது? அவற்றுக்கு உள்ளே என்னதான் புகுந்துகொண்டு ஒன்றை அதிக நிறையுடனும், ஒன்றை மிகக் குறைந்த நிறையுடனும், இன்னொன்றை நிறையே இல்லாமலுமாக ஆக்குகிறது?

1963-ல் ஆறு விஞ்ஞானிகள் இது குறித்து விரிவான கோட்பாடு ஒன்றை முன்வைத்தனர். அந்த ஆறு பேரில் ஒருவர்தான் பீட்டர் ஹிக்ஸ். ஆனால் என்னவோ, இந்த ஆறு பேரில் ஹிக்ஸின் பெயர் மட்டும்தான் இன்று பேசப்படுகிறது.

இவர்களது கோட்பாடு, ஒட்டுமொத்தமாக நிறை பற்றி நாம் அதுவரை வைத்திருந்த கருத்தை மாற்றிப்போட்டது. ஒரு துகளுக்கு உள்ளே இருக்கும் ஏதோ ஒன்று அதன் நிறையைத் தருகிறது என்று யோசிப்பதைவிட, ஒரு துகள் ஒரு விசைப்புலத்தில் செல்லும்போது அதன்மீது உருவாகும் வினைதான் அதன் நிறையைத் தருகிறது என்பதாக ஏன் சிந்திக்கக்கூடாது என்றனர் இவர்கள்.

அதாவது மின்காந்தப் புலத்தில் மின்னூட்டம் கொண்ட ஒரு துகள் செல்லும்போது அது உருவாக்கும் மாற்றத்திலிருந்து அதற்கு என்ன மின்னூட்டம் உள்ளது என்பதை நாம் புரிந்துகொள்வதுபோல, ஹிக்ஸ் புலத்தில் ஒரு துகள் செல்லும்போது ஏற்படும் மாற்றத்திலிருந்து ஒரு துகளின் நிறை என்ன என்பதைப் நாம் புரிந்துகொள்ளலாம் என்றனர் இவர்கள்.

எப்படி வலுவான/வலுவற்ற உட்கரு விசைப்புலங்களை அவற்றுக்கான துகள்கள் உருவாக்குவதாகச் சொல்கிறோமோ, அதேபோல ஹிக்ஸ் புலத்தை ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற துகள் உருவாக்குவதான கருதுகோள் முன்வைக்கப்பட்டது.

இப்படிப் பார்க்கலாம். ஹிக்ஸ் புலத்தில் ஒரு துகள் மிக எளிதாக, வேகமாகச் செல்கிறது என்றால் அதன் நிறை குறைவாக இருக்கவேண்டும். இன்னொரு துகள் சிரமப்பட்டு மெதுவாக நீந்திச் செல்கிறது என்றால் அதன் நிறை அதிகமாக இருக்கவேண்டும்.

சரி, இப்படிச் சொல்லிவிட்டால் போதுமா? உண்மையிலேயே ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற துகள் ஒன்று உள்ளதா? அதனைக் கண்டுபிடிக்க முடியுமா?

இதற்கு முன்னரும் சில கோட்பாடுகள் உருவாக்கப்பட்டு, அதில் சில துகள்கள் சொல்லப்பட்டன. பின்னர் அவை பரிசோதனைச் சாலையில் கண்டுபிடிக்கவும் பட்டன. அதேபோல இப்போதும் சில பரிசோதனைகளைச் செய்தால் ஆயிற்றே?

இதில் என்ன சுவாரஸ்யம் என்றால், ஹிக்ஸ் கோட்பாடு உருவானது 1964-ல். 1970-களில்தான் வலுவான உட்கரு விசை முன்மொழியப்பட்டது. ஆனால் அதன் விளைவாகச் சிந்திக்கப்பட்ட துகள்கள் எல்லாம் கண்டறியப்பட்டுவிட்டன. ஹிக்ஸ் போஸான் துகள் மட்டும் கண்ணில் படவில்லை.

அதற்கு ஒரு காரணம் இருந்தது.

முதலில், இந்தத் துகள்களையெல்லாம் கண்டுபிடிக்கவேண்டுமானால் அதிவேகத்தில் செல்லும் இரு அணுத் துகள்களை மோதவிடவேண்டும். அதன் விளைவாக உருவாகும் ஆற்றலில் இந்தத் துகள்கள் உடைந்து, நாம் எதிர்பார்க்கும் சில துகள்கள் கிட்டலாம்.

ஹிக்ஸ் போஸானின் உள்ளார்ந்த ஆற்றல்-நிறை மிக மிக அதிகமானது. பிற துகள்களைக் கண்டுபிடிக்கவேண்டுமானால் இரண்டு எலெக்ட்ரான்களை அல்லது ஒரு எலெக்ட்ரானையும் ஒரு பாஸிட்ரானையும் மோதவிட்டால் அல்லது குறைந்த வேகத்தில் செல்லும் இரு புரோட்டான்களை மோதவிட்டால் போதுமானது. ஹிக்ஸ் போஸானைக் கண்டறியவேண்டுமானால் மிக அதிகமான வேகத்தில் இரு புரோட்டான்களை மோதவிட வேண்டியிருக்கும். இதனைச் சாத்தியப்படுத்த நிறைய தொழில்நுட்ப மேம்பாடு தேவைப்பட்டது. இதன் விளைவாக உருவானதே  சுவிட்சர்லாந்தின் செர்ன் ஆராய்ச்சிச் சாலையில் உள்ள லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடர் (பெரும் துகள் மோதற்களம்).

லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடர்

லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடரில் இரண்டு புரோட்டான்களை அதிவேகத்தில் மோதச் செய்ய முடியும். ஆனால் பல்வேறு தொழில்நுட்ப இடைஞ்சல்கள் ஏற்பட்டுக்கொண்டே இருந்தன. சிலர், இந்தச் சோதனைகள் நடந்தால் கருந்துளை ஏற்பட்டு உலகமே அழிந்துவிடும் என்றெல்லாம் கதை கட்டிக்கொண்டிருந்தனர். தமிழில்கூட இப்படிப்பட்ட கட்டுரைகளை இரண்டு ஆண்டுகளுக்குமுன் நீங்கள் படித்திருக்கலாம். பல்வேறு தொழில்நுட்பச் சிக்கல்களையும் தாண்டி, சென்ற ஆண்டில்தான் லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடரில் குறிப்பிட்ட வேகத்தை அடைய முடிந்தது.

அந்தச் சோதனைகளின்போது கிடைத்த தகவல்களை ஆராய்ந்ததில் கிட்டத்தட்ட ஹிக்ஸ் போஸானைக் கண்டுபிடித்துவிட்டோம் என்று இரு விஞ்ஞானிக் குழுக்கள் 4 ஜூலை 2012 அன்று அறிவித்தனர்.

ஹிக்ஸ் போஸான்

கிட்டத்தட்ட என்றால் என்ன பொருள்? இன்னும் முழுமையாகச் சொல்ல முடியாது என்பதுதான். அதாவது மேலும் சில சோதனைகள் தேவை. ஆனால் இதுவரை அறிந்ததிலிருந்து ஹிக்ஸ் போஸான் போல என்று ஒன்று இருப்பது உறுதி. அதாவது ஹிக்ஸின் கோட்பாடு கிட்டத்தட்ட உறுதி.

ஆனால் இதுவே இறுதி கிடையாது. நாளை மேலும் சில கேள்விகள் எழலாம். அப்போது நாம் மேலும் சில புதிய மாதிரிகளை உருவாக்கவேண்டியிருக்கும். ஆனால் சமீப காலத்தில், அதாவது கடந்த கால் நூற்றாண்டில் நிகழ்த்தப்பட்ட மிக முக்கியமான கண்டுபிடிப்பு இது என்று சொல்லலாம்.

இதன் அடிப்படைகள் 1920-களிலிருந்து உருவானவை. அதில் இந்தியரான சத்யேந்திர நாத் போஸின் கணிதப் பங்களிப்பு அடிப்படையாக இருப்பது நமக்கெல்லாம் பெருமை.

ஹிக்ஸ் போஸானும் பிரபஞ்சத்தின் தோற்றமும்

ஹிக்ஸ் போஸான் கண்டுபிடிக்கப்பட்டுள்ளதால், பிரபஞ்சத்தின் தோற்றம் பற்றிய உண்மை ஏதேனும் தெரியவந்துள்ளதா?

பிரபஞ்சத்தின் தோற்றம் பற்றி நமக்கு ஏகப்பட்ட விடை தெரியாத கேள்விகள் உள்ளன. பெருவெடிப்பு என்பதன்மூலமாகத்தான் இப்போதைய பிரபஞ்சம் உருவானது என்று கிட்டத்தட்ட அனைத்து விஞ்ஞானிகளாலும் ஏற்கப்பட்டுள்ளது. அந்தப் பெருவெடிப்பு நிகழும் கணத்தைப் பற்றி அறிவியல்ரீதியாக ஒன்றையும் சொல்லமுடியாத நிலையில் இருக்கிறோம். ஆனால் அந்தக் கணத்துக்குச் சில விநாடிகள் கழித்து, பிரபஞ்ச வெளியில் எக்கச்சக்க வெப்பத்தில் ஆற்றல் மட்டுமே விரவி இருந்திருக்கும். அங்கிருந்து எப்படி இத்தனை துகள்களும், அவற்றிலிருந்து இத்தனை அணுக்களும், அவற்றிலிருந்து இத்தனை தனிமங்களும் இன்று நாம் காணும் அனைத்தும் உருவாகின? முதலில் இந்தத் துகள்களின் அடிப்படைக் குணங்களான நிறையும் மின்னூட்டமும் எப்படித் தோன்றின?

மின்னூட்டம் எப்படி வந்திருக்கலாம் என்பதற்கு சில கோட்பாடுகள் உள்ளன. ஆனால் நிறை எப்படித் தோன்றியிருக்கக்கூடும் என்பதற்கு ஹிக்ஸ் கோட்பாடு ஒன்றுதான் இப்போதைக்கு அறிவார்ந்ததாக உள்ளது. இந்தக் காரணத்தாலேயே ஹிக்ஸ் போஸானின் கண்டுபிடிப்பு முக்கியத்துவம் பெறுகிறது. பெருவெடிப்பை ஒட்டிய தருணத்தில் ஹிக்ஸ் போஸான்கள் உருவாகி, பிரபஞ்ச வெளியை முழுமையாக நிறைத்திருக்கவேண்டும். பிற துகள்கள் (குவார்க்குகள், லெப்டான்கள், காஜ் போஸான்கள்) ஆகியவை அடுத்து தோன்றியிருக்கவேண்டும். அவை ஹிக்ஸ் புலத்தில் நகரும்போது ஹிக்ஸ் போஸான்களுடன் ஊடாடி, தமக்கான நிறையைப் பெற்றிருக்கவேண்டும்.

அதன்பின் கொஞ்சம் கொஞ்சமாக அணுக்கள் தோன்றி, அவற்றிலிருந்து இன்று நாம் காணும் இந்தப் பிரபஞ்சப் பெருவெளி, நட்சத்திரங்கள், அண்டங்கள், கோள்கள், தூசுகள் என அனைத்துமே தோன்றியிருக்கவேண்டும்.

ஆக, பிற துகள்களின் தோற்றத்துக்கு முன்னதாக ஹிக்ஸ் போஸான்கள் தோன்றியிருக்கவேண்டும். அதனாலேயே பிரபஞ்சத்தின் முதல் துகளான ஹிக்ஸ் போஸானின் கண்டுபிடிப்பு முக்கியத்துவம் பெறுகிறது.

அடிப்படைத் துகள்கள்

• குவார்க்குகள்: அப், டவுன், பாட்டம், டாப், ஸ்ட்ரேஞ்ச், சார்ம்
• லெப்டான்கள்: எலெக்ட்ரான், எலெக்ட்ரான் நியூட்ரினோ, மியூவான், மியுவான் நியூட்ரினோ, டவ், டவ் நியூட்ரினோ
• காஜ் போஸான்கள்: போட்டான் (ஒளித்துகள், அதாவது மின்காந்த விசைத் துகள்)
• டபிள்யூ+ போஸான், டபிள்யூ- போஸான், இஸட் போஸான் (வலுவற்ற உட்கரு விசைத் துகள்கள்)
• எட்டு குளூவான்கள் (வலுவான உட்கரு விசைத் துகள்கள்)
• ஹிக்ஸ் போஸான்

0

சத்யேந்திர நாத் போஸ் (1 ஜனவரி 1894 – 4 பிப்ரவரி 1974)

கல்கத்தாவில் பிறந்த சத்யேந்திர நாத் போஸ், இந்தியாவின் தலைசிறந்த விஞ்ஞானிகளில் ஒருவர். காலனிய ஆட்சிக் காலத்தில் இருந்தபோதிலும் சுடர்விட்டுப் பிரகாசித்த ஒரு சில விஞ்ஞானிகளில் இவருக்கு முக்கிய இடம் உண்டு. கல்கத்தாவில் கல்வி பயின்ற இவர், கல்கத்தா பல்கலைக்கழகத்தில் ஆசிரியராக வேலைக்குச் சேர்ந்தார். டாக்கா பல்கலைக்கழகம் ஆரம்பிக்கப்பட்டபோது அங்கு ஆசிரியராகச் சென்ற இவர், வகுப்பில்  மாணவர்களுக்கு ஒளித்துகள் பற்றிய பாடம் ஒன்றை விளக்க முற்பட்டபோது தன் பெயர் கொண்ட புள்ளியல் முறையை ஒரு விபத்தாகக் கண்டுபிடித்தார். அதனை அவர் ஒரு ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையாக எழுதி இங்கிலாந்தின் ஆராய்ச்சி இதழ்களுக்கு அனுப்பியபோது அவர்கள் அக்கட்டுரையை ஏற்க மறுத்துவிட்டனர்.

ஆனால் போஸ், ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைனுக்கு அந்தக் கட்டுரையை அனுப்பிவைத்தார். ஐன்ஸ்டைனின் சார்பியல் கொள்கையை ஜெர்மனிலிருந்து ஆங்கிலத்துக்கு மொழிபெயர்க்கும் உரிமையை அவர் ஏற்கெனவே ஐன்ஸ்டைனிடமிருந்து பெற்று, அதனை ஆங்கிலத்தில் மொழிபெயர்த்து இந்தியாவில் வெளியிட்டும் இருந்தார். இதன் காரணமாக ஐன்ஸ்டைன் அந்தக் கடிதத்தைப் படித்திருக்கக்கூடும். அந்த ஆராய்ச்சிக் கட்டுரையைப் படித்தவுடனேயே போஸ் அனுப்பிய கருத்துகள் மிகச் சிறப்பானவை என்று ஐன்ஸ்டைன் புரிந்துகொண்டார். தானே அந்தக் கட்டுரையை ஜெர்மனுக்கு மொழிபெயர்த்து, தன் பரிந்துரையுடன் ஆராய்ச்சி இதழ் ஒன்றில் வெளியாகுமாறு செய்தார். கூடவே, போஸின் ஆராய்ச்சியை மேலும் ஒருபடி எடுத்துச் சென்றார்.

அதன் விளைவாக உருவானதுதான் போஸ்-ஐன்ஸ்டைன் புள்ளியியல். அதன்படி இயங்கக்கூடிய பொருள்களுக்குத்தான் பால் டிராக், போஸான் என்று பெயர் சூட்டினார். அப்படிப்பட்ட ஒரு போஸான்தான் ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற துகள். இதுதான் சத்யேந்திர நாத் போஸுக்கும் இந்தத் துகளுக்குமான உறவு.

பல இந்தியப் பத்திரிகைகளில் தவறாகச் சொல்லப்படுவதுபோல, ஹிக்ஸ் போஸான் என்ற துகள் இருப்பதுபற்றி சத்யேந்திர நாத் போஸ் எந்த இடத்திலும் சொல்லவில்லை. உண்மையில் போஸ் உருவாக்கியது ஒரு கணக்கு முறை மட்டுமே. அந்தக் கணக்கின்படி போட்டான் என்ற ஒளித்துகள் இயங்கும் என்று மட்டுமே போஸ் சொன்னார். ஒளித்துகள் மட்டுமல்ல, இன்னும் பல பொருள்களும் இதே கணக்கின்படி இயங்கும் என்பதை ஐன்ஸ்டைனும் பின்னர் டிராக்கும் முன்வைத்தனர்.

போஸை நாம் குறைத்து மதிப்பிடக் கூடாது. அதே நேரம், தேவையின்றி, அவரே இந்த ஹிக்ஸ் போஸானைக் கண்டுபிடிக்கக் காரணமானவர் என்றும் உலகமே அவரை வஞ்சித்துவிட்டது என்றும் சொல்வது தவறு. ஐன்ஸ்டைன், டிராக் முதற்கொண்டு உலக விஞ்ஞானிகள் அவரைத் தலையில் வைத்துத்தான் கொண்டாடினர். அவருக்கு ஐரோப்பா செல்லும் வாய்ப்புகளை ஐன்ஸ்டைன் ஏற்படுத்திக் கொடுத்தார். மேரி கியூரி, தி ப்ரோக்லி போன்ற மாபெரும் விஞ்ஞானிகளைச் சந்திக்கும் வாய்ப்பு சத்யேந்திர நாத் போஸுக்குக் கிடைத்தது. ஐன்ஸ்டைனுடன் நேரடியாகவும் கடிதம் மூலமும் உறவாடும் வாய்ப்பு அவருக்குக் கிடைத்தது. போஸ்-ஐன்ஸ்டன் புள்ளியியல், போஸ்-ஐன்ஸ்டைன் கண்டென்சேட், போஸான் என்று முக்கியமான சில அறிவியல் துறைகளில் பெயர் பெறும் வாய்ப்பு அவருக்குக் கிடைத்தது. எல்லாவற்றையும் தாண்டி, ஐன்ஸ்டைன் கையாலேயே தன் கட்டுரையை ஜெர்மன் மொழிக்கு மாற்றும் வாய்ப்பும் அவருக்குக் கிடைத்தது. இந்தியாவின் எந்தவொரு விஞ்ஞானிக்கும் கிடைக்காத ஒரு வாய்ப்பு இது.

இந்தியா திரும்பிய போஸ், பல்வேறு விஷயங்களில் தன் ஆர்வத்தைச் செலுத்த ஆரம்பித்தார். அதில் தாய்மொழியிலேயே அறிவியலைச் சொல்லித்தரவேண்டும் என்ற கருத்து மிக முக்கியமானது. பல்வேறு அறிவியல் கட்டுரைகளையும் வங்க மொழியில் மொழிமாற்றை எழுத ஆரம்பித்தார். மேற்கொண்டு உலகத் தரத்தில் அவர் ஒன்றையும் கண்டுபிடிக்க முடியாமல் போனதற்கு, அவர் பிற துறைகளில் தன் கவனத்தைச் சிதறவிட்டதே காரணம். ஆனால் அவரிடமிருந்து நாம் ஒன்றைக் கற்றுக்கொள்ள வேண்டும். அறிவியல் கட்டுரைகள் தாய்மொழியில் வரவேண்டும். அப்போது மட்டும்தான் நாம் சத்யேந்திர நாத் போஸ் போன்ற மாபெரும் விஞ்ஞானிகளை உருவாக்கமுடியும்.

இந்தியாவின் இரண்டாவது உயரிய விருதான பத்ம விபூஷன் விருது போஸுக்குத் தரப்பட்டது. ஃபெல்லோ ஆஃப் ராயல் சொசைட்டியாக இவர் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்டுள்ளார்.

பீட்டர் ஹிக்ஸ் (29 மே 1929 – 8 ஏப்ரல் 2024)

இங்கிலாந்தில் பிறந்த பீட்டர் ஹிக்ஸ், பால் டிராக் படித்த அதே பள்ளியில் படித்தார். தன் முனைவர் பட்டத்துக்குப் பின் ஸ்காட்லாந்தின் எடின்பரோவில் ஆராய்ச்சியைத் தொடர்ந்தார்.

ஹிக்ஸ் தன் கோட்பாட்டை முன்வைத்தது 1964-ல். அதே நேரம், கிட்டத்தட்ட அதே கருத்தை பிரவுட், எங்க்லர்ட், குரால்னிக், ஹேகன், கிப்பில் ஆகியோரும் அதே கருத்தை முன்வைத்தனர். அவர்கள் இரண்டு இரண்டாகச் சேர்ந்து மூன்று ஆராய்ச்சிக் கட்டுரைகளை வெளியிட்டனர். இறுதியில் பொதுவெளியில் ஹிக்ஸின் பெயரே சொல்லப்படுகிறது.

ஹிக்ஸ் போஸான் பற்றி ஒரு புத்தகம் எழுதிய லியான் லெடர்மேன் என்பவர் ஹிக்ஸ் போஸானைக் கண்டுபிடிப்பதில் உள்ள சிரமத்தை வெளிப்படுத்த இந்தத் துகளை ‘நாசமாய்ப்போன துகள்’ என்று பொருள் பட ‘காட் டாம்ண்ட் பார்ட்டிகிள்’ என்று எழுதியிருந்தார். ஆனால் அந்தப் புத்தகத்தின் பதிப்பாளர் அதனை ‘காட் பார்ட்டிகிள்’ (கடவுள் துகள்) என்று மாற்றிவிட்டார்.

ஹிக்ஸ் உண்மையில் ஒரு நாத்திகர். அவருடைய கருத்தாக்கத்துக்கும் கடவுளுக்கும் எந்தத்தொடர்பும் இல்லை என்று அவரும் பிற விஞ்ஞானிகளும் சொன்னாலும் பத்திரிகைகள் இன்றுவரை அதனைக் கேட்பதாகத் தெரியவில்லை. மீண்டும் மீண்டும் ‘கடவுள் துகள்’ என்றும், ‘கடவுளைக் கண்டுபிடித்துவிட்டார்கள்’ என்றும் தப்பும் தவறுமாக எழுதிக்கொண்டுதான் இருக்கிறார்கள்.

0

லார்ஜ் கேட்ரான் கொலைடரும் இந்தியாவும்

செர்னில் உள்ள லார்ஜ் ஹேட்ரான் கொலைடர் (பெருந்துகள் மோதி) பல நாடுகளின் ஆராய்ச்சி அமைப்புகள் சேர்ந்து பங்களிக்கும் ஓர் உருவாக்கம். இந்தியாவில் உள்ள அமைப்புகளும் இதன் உருவாக்கத்திலும் இங்கு நிகழ்த்தப்படும் பல்வேறு சோதனைகளிலும் பெரும் பங்களிப்பைச் செய்துவருகின்றன. அது தவிர, பிற நாடுகளின் குழுக்களிலும் இந்தியாவில் பிறந்த விஞ்ஞானிகள் ஈடுபட்டுள்ளனர்.

இந்தோரில் உள்ள ராஜா ராமண்ணா உயர் தொழில்நுட்ப மையம், இந்தக் கருவியை உருவாக்குவதில் பங்களித்துள்ளது. இந்தக் கருவியின் சில பாகங்களை இந்தியத் தொழில்துறை உருவாக்கி அளித்துள்ளது.

டாடா அடிப்படை ஆராய்ச்சிக் கழகம், பாபா அணு ஆராய்ச்சி மையம், தில்லி பல்கலைக்கழகம், பஞ்சாப் பல்கலைக்கழகம், விஸ்வ பாரதி பல்கலைக்கழகம், புவனேஸ்வரில் உள்ள இயற்பியல் கழகம், ஐஐடி மும்பை, ஜம்மு பல்கலைக்கழகம், ராஜஸ்தான் பல்கலைக்கழகம், அலிகார் முஸ்லிம் பல்கலைக்கழகம் ஆகியவற்றின் பொறியாளர்களும் இயற்பியலாளர்களும் மேற்கண்ட ஆராய்ச்சியில் பங்களித்துள்ளனர்.

0

(இக்கட்டுரையின் ஆரம்ப வடிவம் புதிய தலைமுறை இதழில் வெளிவந்தது).