21 September Friday

സൈ സി-സി പ്ളസ്-പ്ളസ് : പുതിയൊരു ഭാരകണം

സാബു ജോസ്Updated: Thursday Jul 27, 2017

 

ജനീവയിലെ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ നടത്തിയ കണികാപരീക്ഷണത്തില്‍ LHCb പുതിയൊരു കണികകൂടി ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ കണ്ടെത്തിയിരിക്കുന്നു. അസ്ഥിരമായ ഈ ഹെവി പാര്‍ടിക്കിളിന് Xi-CC++ (സൈ-സി-സി-പ്ളസ്-പ്ളസ്) എന്നാണ് പേരിട്ടിരിക്കുന്നത്. മൂന്ന് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നാണ് ഈ കണിക നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഒരു അപ് ക്വാര്‍ക്കും രണ്ട് ചാംഡ് ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്ന് നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന ഈ കണത്തിന് പ്രോട്ടോണിന്റെ 3.8 മടങ്ങ് പിണ്ഡമുണ്ട്. ഭാരമേറിയ കണികകള്‍ക്ക് സ്ഥിരത കുറവാണ്. സെക്കന്‍ഡിന്റെ കോടിക്കോടിയില്‍ ഒരംശം സമയമാണ് ഈ കണികയുടെ സ്വതന്ത്ര നിലനില്‍പ്പ്.

ദ്രവ്യത്തിന്റെ അടിസ്ഥാനകണമാണ് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍. ഇതുവരെ ആറ് ക്വാര്‍ക്കുകളെയാണ് കണ്ടെത്തിയിട്ടുള്ളത്. അപ്, ഡൌണ്‍, ചാംഡ്, സ്ട്രേഞ്ച്, ടോപ്, ബോട്ടം എന്നിവയാണവ. ഇവയില്‍ ചാംഡ്, ടോപ്, ബോട്ടം എന്നീ ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് മറ്റ് മൂന്ന് ക്വാര്‍ക്കുകളെ അപേക്ഷിച്ച് പിണ്ഡം കൂടുതലാകും. രണ്ട് അപ് ക്വാര്‍ക്കുകളും ഒരു ഡൌണ്‍ ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാണ് പ്രോട്ടോണ്‍ ഉണ്ടാകുന്നത്. രണ്ട് ഡൌണ്‍ ക്വാര്‍ക്കും ഒരു അപ് ക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാല്‍ ന്യൂട്രോണ്‍ രൂപപ്പെടും.

ഡബിള്‍ ചാര്‍ജ്ഡ് ഡബിള്‍ ചാംഡ് സൈ പാര്‍ടിക്കിളിന്റെ സാധ്യത മുമ്പുതന്നെ പ്രവചിക്കപ്പെട്ടിരുന്നതാണെങ്കിലും പരീക്ഷണശാലയില്‍ നിര്‍മിക്കുന്നത് ഇതാദ്യമാണ്. 300 സൈ പാര്‍ടിക്കിളുകളെയാണ് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ നിര്‍മിച്ചിരിക്കുന്നത്. പുതിയ കണികയുടെ കണ്ടെത്തല്‍ കണികാ ‘ഭൌതികത്തിലും സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡലിലും വലിയ മുന്നേറ്റത്തിന് വഴിയൊരുക്കുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്. ക്വാര്‍ക്കുകളെ ചേര്‍ത്തുനിര്‍ത്തി അണുകേന്ദ്രം തകരാതെ സംരക്ഷിക്കുന്ന ശക്ത ന്യൂക്ളിയര്‍ ബലത്തെക്കുറിച്ച് കൂടുതല്‍ പഠനം നടത്തുന്നതിനും ഈ പുതിയ കണ്ടെത്തല്‍ സഹായിക്കും. അണുകേന്ദ്രവും അതിനു ചുറ്റുമുള്ള ഇലക്ട്രോണ്‍ മേഘങ്ങളും ചേര്‍ന്നാണല്ലോ ആറ്റങ്ങളും പിന്നെ തന്മാത്രകളും ഒടുവില്‍ വലിയ നിര്‍മിതികളായ ഗ്രഹങ്ങളും നക്ഷത്രങ്ങളും ഗ്യാലക്സികളും ജീവനുമെല്ലാം ഉണ്ടാകുന്നത്.

ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടാകുന്ന കണികകളെ പൊതുവെ ഹാഡ്രോണുകള്‍ എന്നാണ് പറയുന്നത്. പ്രോട്ടോണും ന്യൂട്രോണുമെല്ലാം ഹാഡ്രോണുകളാണ്. ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലുതും ശക്തവുമായ കണികാ പരീക്ഷണശാലയാണ് ജനീവയില്‍ ഭൂമിക്കടിയില്‍ സ്ഥാപിച്ച ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍. ഇവിടെ വച്ച് ഹാഡ്രോണുകളെ പ്രകാശവേഗത്തിന്റെ തൊട്ടടുത്തു പായിച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചാണ് പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്തുന്നത്. അത്യുന്നത ഊര്‍ജനിലയിലുള്ള ഇത്തരം കൂട്ടിയിടിയുടെ ഫലമായി നിരവധി പുതിയ കണങ്ങള്‍ പ്രത്യക്ഷപ്പെടും. ഇത്തരം കണികകളുടെ സാധ്യത സൈദ്ധാന്തികമായി തെളിയിക്കപ്പെട്ടതാണെങ്കിലും അവയെ നമുക്കുചുറ്റും കണ്ടെത്താന്‍ കഴിയില്ല. നിരവധി വൈദ്യുത കാന്തങ്ങളും സങ്കീര്‍ണമായ യന്ത്രസംവിധാനങ്ങളുമുള്ള കണികാ പരീക്ഷണശാലകളില്‍ മാത്രമേ അവയെ സൃഷ്ടിക്കാന്‍കഴിയൂ. നിമിഷാര്‍ധങ്ങള്‍ക്കുള്ളില്‍ത്തന്നെ ഇത്തരം കണികകള്‍ മറ്റേതെങ്കിലും കണികയായി പരിവര്‍ത്തനംചെയ്യും. ഹിഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തലും ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡറില്‍ കണികാസംഘട്ടനത്തിലൂടെ ഉണ്ടായതാണ്. 

സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍

ന്യൂക്ളിയര്‍ ഫിസിക്സില്‍ അറിയപ്പെടുന്ന നാല് അടിസ്ഥാന പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ (മൌലിക ബലങ്ങള്‍) മൂന്നെണ്ണത്തിനെയും അടിസ്ഥാനകണങ്ങളെയും സംബന്ധിക്കുന്ന സിദ്ധാന്തമാണ് സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍.   ഈ കണികകള്‍കൊണ്ടാണ് പ്രപഞ്ചത്തില്‍ കാണപ്പെടുന്ന എല്ലാ ദ്രവ്യവും നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത് എന്നാണ് ശാസ്ത്രം കരുതുന്നത്. 20-ാം നൂറ്റാണ്ടിന്റെ മധ്യംമുതല്‍ നടത്തിവരുന്ന എല്ലാ ഉന്നതോര്‍ജ കണികാപരീക്ഷണങ്ങളും ഈ സിദ്ധാന്തത്തെ സാധൂകരിക്കുന്നുണ്ട്. എന്നാല്‍ സിദ്ധാന്തം അപൂര്‍ണമാണ്. ശക്ത ന്യൂക്ളിയര്‍ബലം, ക്ഷീണ ന്യൂക്ളിയര്‍ബലം, വിദ്യുത് കാന്തികബലം, ഗുരുത്വകാര്‍ഷണ ബലം എന്നീ നാല് അടിസ്ഥാന പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണത്തെ ഈ സിദ്ധാന്തം ഉപയോഗിച്ച് നിര്‍വചിക്കാന്‍ കഴിയുന്നില്ല. ഡാര്‍ക്ക് മാറ്ററിന്റെ കാര്യത്തിലും ന്യൂട്രിനോകളുടെ പിണ്ഡം നിര്‍ണയിക്കുന്നതിലും ഈ സിദ്ധാന്തം പരാജയപ്പെടുന്നു.

പുതിയ കണ്ടുപിടിത്തം പ്രായോഗികതലത്തില്‍ എത്രമാത്രം പ്രസക്തമാണ് എന്ന ചോദ്യം ഉയരുക സ്വാഭാവികമാണ്. എന്നാല്‍ കണികാ ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് പുതിയ ഗവേഷണവഴികള്‍ തുറന്നുകൊടുക്കാന്‍ പര്യാപ്തമാണ് ഈ കണ്ടെത്തല്‍. ഒരുപക്ഷെ ഹിഗ്സ് ബോസോണിനെക്കാള്‍ പ്രാധാന്യമുള്ളതാണ് കണികാ ശാസ്ത്രജ്ഞരെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഈ പുതിയ കണം.

എന്താണ് മൌലിക കണങ്ങള്‍
 ആന്തരഘടനയില്ലാത്ത കണങ്ങളെയാണ് കണികാ ഭൌതികത്തില്‍ മൌലികകണങ്ങള്‍ എന്നു വിളിക്കുന്നത്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍, ലെപ്ടോണുകള്‍, ഗ്വേജ് ബോസോണുകള്‍ എന്നിവയാണ് കണികാഭൌതികത്തിന്റെ മാനക മാതൃകയായ സ്റ്റാന്‍ഡേര്‍ഡ് മോഡല്‍ അനുസരിച്ചുള്ള മൌലികകണങ്ങള്‍. അപ്, ഡൌണ്‍, ചാംഡ്, സ്ട്രേഞ്ച്, ടോപ്, ബോട്ടം എന്നിങ്ങനെ ആറ് ക്വാര്‍ക്കുകളെ ഇതുവരെ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. ഇവയ്ക്ക് പ്രതിക്വാര്‍ക്കുകളുമുണ്ട്. ഇലക്ട്രോണ്‍, മ്യൂവോണ്‍, ടൌണ്‍ എന്നിവയും ഇവയുടെ ന്യൂട്രിനോകളുമാണ് ലെപ്ടോണുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്. ഇവയ്ക്കും പ്രതികണികകളുണ്ട്. ആറ് ക്വാര്‍ക്കുകളും ആറ് ലെപ്ടോണുകളും ചേര്‍ന്ന് ഫെര്‍മിയോണുകള്‍ എന്നും പറയാറുണ്ട്. സ്പിന്‍ സ്റ്റാറ്റിറ്റിക്സ് സിദ്ധാന്തം അനുസരിച്ച് പോളിയുടെ അപവര്‍ജക തത്വത്തെ പിന്താങ്ങുന്ന കണികകളാണിവ. ഫോട്ടോണ്‍, ഗ്ളൂവോണ്‍ എന്നിവയും വെക്ടര്‍ ബോസോണുകളായ ഡബ്യൂ, സെഡ് ബോസോണുകളുമാണ് ഗ്വേജ് ബോസോണുകള്‍ എന്നറിയപ്പെടുന്നത്.


ക്വാര്‍ക്കുകള്‍
മൌലികകണങ്ങള്‍ പ്രോട്ടോണ്‍, ന്യൂട്രോണ്‍, ഇലക്ട്രോണ്‍ എന്നിവയാണെന്നാണ് കുറച്ചുനാള്‍ മുമ്പുവരെ കരുതിയിരുന്നത്. എന്നാല്‍ ഇത്തരം കണികകളുടെ സംഘട്ടനം നടത്തിയതിലൂടെ അവയില്‍ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും മറ്റ് കണികകള്‍ ചേര്‍ന്നുണ്ടായതാണെന്ന് മനസ്സിലായി. ക്വാര്‍ക്ക് എന്ന ആശയം അവതരിപ്പിച്ചത് അമേരിക്കക്കാരനായ മറേ ജെല്‍മാന്‍ ആണ്. ഇതിന് അദ്ദേഹത്തിന് 1969ല്‍ഭൌതികശാസ്ത്രത്തിനുള്ള നൊബേല്‍ പുരസ്കാരം ലഭിക്കുകയുണ്ടായി.

അപ്, ഡൌണ്‍, സ്ട്രേഞ്ച് എന്നീ ക്വാര്‍ക്കുകളെ മുമ്പുതന്നെ കണ്ടെത്തിയിരുന്നു. ചാംഡ് ക്വാര്‍ക്ക് 1974ഉം ബോട്ടം ക്വാര്‍ക്ക് 1977ഉം ടോപ് ക്വാര്‍ക്ക് 1995ഉം ആണ് കണ്ടെത്തിയത്. ആറ് ക്വാര്‍ക്കുകളും അവയുടെ പ്രതിക്വാക്കുകളും ചേര്‍ന്ന് നിരവധി കണികകള്‍ ഉണ്ടാകാന്‍ സാധ്യതയുണ്ടെങ്കിലും പിണ്ഡം കൂടുമ്പോള്‍ അവ അസ്ഥിരമാകുന്നതിനാല്‍ സ്വാഭാവികമായി അങ്ങനെ സംഭവിക്കുന്നില്ല. പരീക്ഷണശാലയിലെ സാഹചര്യങ്ങളിലാണ് അത്തരം ദുരൂഹകണങ്ങളെ സൃഷ്ടിക്കുന്നത്. സൈ പാര്‍ടിക്കിളും ഇത്തരത്തില്‍ സൃഷ്ടിച്ചെടുത്ത കണികയാണ്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് വൈദ്യുത ചാര്‍ജ്ു. അപ്, ചാംഡ്, ടോപ് എന്നിവയുടെ വൈദ്യുതചാര്‍ജ് +2/3ഉം ഡൌണ്‍, സ്ട്രേഞ്ച്, ബോട്ടം എന്നിവയുടേത് -1/3ഉം ആണ്. ഇലക്ട്രോണ്‍ ഒരു മൌലിക കണികയാണ്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്നല്ല അവ നിര്‍മിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഇലക്ട്രോണിന്റെ വൈദ്യുതചാര്‍ജ് -1 ആണ്. കളര്‍ചാര്‍ജ് എന്നൊരു ഭൌതിക ഗുണംകൂടി ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്കുണ്ട്. എന്നാല്‍ അവ നിത്യജീവിതത്തില്‍ നമുക്ക് പരിചിതമായ നിറങ്ങളെ കളര്‍ചാര്‍ജ് വഹിക്കുന്നതുകൊണ്ടാണ് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ശക്തന്യൂക്ളിയര്‍ ബലത്തിന് വിധേയമാകുന്നത്. ശക്തബലത്തിന് വിധേയമായി ഇന്‍ഫ്രാറെഡ് കണ്‍ഫൈനിങ് എന്ന പ്രതിഭാസംവഴി ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ പരസ്പരം ബന്ധിക്കപ്പെട്ട നിലയിലാണ്കാണപ്പെടുന്നത്. ക്വാര്‍ക്കുകളുടെ സംഘാതംവഴി കളര്‍രഹിത കണികയായ ഹാഡ്രോണുകളും ഒരു ക്വാര്‍ക്കും അതിന്റെ പ്രതിക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്ന മീസോണുകളും മൂന്ന് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ അടങ്ങിയ ബേര്യോണുകളും രൂപപ്പെടുന്നു.ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ക്ക് വൈദ്യുതചാര്‍ജ് ഉള്ളതിനാല്‍ വിദ്യുത് കാന്തികപരമായും ക്ഷീണ ന്യൂക്ളിയര്‍ബലംവഴിയും മറ്റ് ഫെര്‍മിയോണുകളുമായി പ്രതിപ്രവര്‍ത്തനങ്ങളില്‍ ഏര്‍പ്പെടാം.


 

 

പ്രധാന വാർത്തകൾ
Top