ഭ‍ൗതികശാസ്‌ത്രത്തിൽ പുതുയുഗപ്പിറവി

യൂറോപ്പിലെ ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡറിലും അമേരിക്കയിലെ ഫെർമിലാബിലും നടന്നുവരുന്ന കണികാപരീക്ഷണങ്ങൾ സൂക്ഷ്‌മപ്രപഞ്ചത്തെക്കുറിച്ചുള്ള ധാരണകൾ പരിഷ്‌കരിക്കാൻ സമയമായി എന്ന സൂചന നൽകുന്നു. ഭൗതികശാസ്ത്രത്തിൽ പുതുയുഗപ്പിറവിക്കാണ്‌ കണ്ടെത്തലുകൾ വഴിയൊരുക്കുന്നത്‌.

മ്യൂവോൺ ജി മൈനസ് 2 പരീക്ഷണം

അതിസൂക്ഷ്‌മ കണികകൾകൊണ്ടാണ് വലുതും ചെറുതുമായ പ്രപഞ്ചദ്രവ്യമെല്ലാം നിർമിച്ചിരിക്കുന്നത്‌. ഇലക്ട്രോൺ, ക്വാർക്കുകൾ എന്നിങ്ങനെയുള്ള ഈ സൂക്ഷ്‌മകണികകളെ മൗലിക കണങ്ങൾ എന്നാണ് വിളിക്കുന്നത്. നാല് അടിസ്ഥാനബലങ്ങളാണ് മൗലിക കണങ്ങൾ തമ്മിലുള്ള പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നത്. ഗുരുത്വാകർഷണബലം, വിദ്യുത്കാന്തികബലം, ക്ഷീണന്യൂക്ലിയർ ബലം, ശക്തന്യൂക്ലിയർ ബലം എന്നിവയാണവ. എന്നാൽ, ഫെർമി നാഷണൽ ആക്സിലറേറ്റർ ലാബിൽ നടത്തിയ കണികാപരീക്ഷണം അഞ്ചാമതൊരു മൗലിക ബലത്തിന്റെ സാധ്യതയിലേക്ക് വിരൽചൂണ്ടുന്നു.

മ്യൂവോണുകൾ (Muons) എന്ന സൂക്ഷ്‌മകണികകൾ ഉപയോഗിച്ചാണ് മ്യൂവോൺ ജി മൈനസ് 2 (Muon g-2 Experiment) പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. ഏഴു രാജ്യങ്ങളിൽനിന്നുള്ള ഇരുപതോളം ഗവേഷകരുടെ മേൽനോട്ടത്തിലായിരുന്നു പരീക്ഷണം. ലോകത്തെ 33 പ്രമുഖ ശാസ്ത്ര ഗവേഷണ സ്ഥാപനങ്ങളിൽനിന്നുള്ള 200 ഭൗതികശാസ്ത്രജ്ഞരും ഇതിൽ പങ്കുചേരുന്നുണ്ട്. 1936ലാണ് മ്യൂവോൺ എന്ന അസ്ഥിരമായ സബ്ആറ്റമിക്‌ കണിക കണ്ടെത്തിയത്. 2.2 മൈക്രോ സെക്കൻഡ്‌ മാത്രമാണ് ഈ കണികയുടെ അർധായുസ്സ്. അതിനുശേഷം ഒരു മ്യൂവോൺ ഒരു ഇലക്ട്രോണും രണ്ട് ന്യൂട്രിനോകളുമായി വിഘടിക്കപ്പെടും. കണികാ ഭൗതികത്തിലെ സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡൽ അനുസരിച്ച് ലെപ്ടോണുകൾ എന്ന ശ്രേണിയിലാണ് മ്യൂവോണിനെ ഉൾപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. പിണ്ഡം (mass) താരതമ്യേന കുറഞ്ഞ കണികകളാണ് ലെപ്ടോണുകൾ (Laptons). ഏറെക്കുറെ സമാനസ്വഭാവവും സമാന പ്രതിപ്രവർത്തനശേഷിയുമുള്ളവ.

ഇലക്ട്രോണുമായി സാദൃശ്യം ഏറെയുണ്ടെങ്കിലും മ്യൂവോണിന്റെ പിണ്ഡം ഇലക്ട്രോണിന്റെ പിണ്ഡത്തിന്റെ 207 മടങ്ങ് അധികമാണ്. ഭൂമിയിലെത്തുന്ന കോസ്മിക് കിരണങ്ങളിൽ മ്യൂവോണുകൾ ഉണ്ടാകാറുണ്ട്. പരീക്ഷണശാലകളിൽ ഉയർന്ന ഊർജനിലയിൽ പ്രോട്ടോണുകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചും മ്യൂവോണുകളെ സൃഷ്ടിക്കാനാകും. ഇത്തരത്തിലുള്ള ഒരു പ്രോട്ടോൺ ധാരയിൽനിന്നാണ് ഫെർമിലാബിൽ മ്യൂവോണുകളെ സൃഷ്ടിച്ചത്. 14 മീറ്റർ ചുറ്റളവിലുള്ള വൃത്താകൃതിയിലുള്ള ഒരു കുഴലിലൂടെ മ്യൂവോണുകളെ കടത്തിവിട്ടാണ് ജി2 പരീക്ഷണം നടത്തിയത്. കുഴലിനു ചുറ്റും ശക്തമായ ഒരു കാന്തികക്ഷേത്രം നിലനിർത്തിയിരിക്കും.

പ്രതികരിക്കുന്ന കണിക

കാന്തികമണ്ഡലവുമായി പ്രതികരിക്കുന്ന കണികയാണ് മ്യൂവോൺ. സ്വയം കാന്തിക സവിശേഷതകൾ ഉള്ളതുകൊണ്ടാണ് മ്യൂവോണുകൾ കാന്തികക്ഷേത്രവുമായി പ്രതികരിക്കുന്നത്. ഒരു ബാർ മാഗ്നറ്റിനുസമാനമാണ് മ്യൂവോണിന്റെ കാന്തികധ്രുവങ്ങൾ. കാന്തികക്ഷേത്രത്തിൽ എത്തിച്ചേർന്നാൽ ഇവയുടെ സ്വാഭാവിക ചലനത്തിൽ (spin) മാറ്റമുണ്ടാകും. മ്യൂവോണുകളുടെ വേഗം, സ്പിൻ എന്നിവയെല്ലാം സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലിൽ വിശദീകരിക്കുന്നുണ്ട്. എന്നാൽ, പരീക്ഷണത്തിൽ മ്യൂവോണിന്റെ ചാഞ്ചാട്ടവേഗം സ്റ്റാൻഡേർഡ് മോഡലിൽ പ്രവചിക്കുന്നതിനേക്കാൾ അധികമാണെന്ന് കണ്ടെത്തി. ഈ കണ്ടെത്തലാണ് അഞ്ചാമതൊരു അടിസ്ഥാന ബലത്തിന്റെ സാധ്യതയിലേക്ക് എത്തുന്നത്‌.

കണികാ ഭൗതികത്തിൽ (Particle Physics) പുതിയ നിയമമുണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യത തെളിയുകയാണ്. ഡാർക്ക് മാറ്റർ, ഡാർക്ക് എനർജി എന്നീ ദുരൂഹപ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ ധാരണ കൈവരിക്കാൻ ഈ പുതിയ കണ്ടുപിടിത്തം വഴിതുറക്കും. പ്രപഞ്ചവികാസവേഗം വർധിപ്പിക്കുന്ന നെഗറ്റീവ് പ്രഷറാണ് ഡാർക്ക് എനർജി എന്ന് വിളിക്കുന്നത്.