21 November Thursday

പ്രപഞ്ച രഹസ്യം തേടിയവർക്ക്‌ ഭൗതികശാസ്ത്ര നോബല്‍

ഡോ. സംഗീത ചേനംപുല്ലിUpdated: Thursday Oct 17, 2019


പ്രപഞ്ചം രൂപപ്പെട്ടതെങ്ങനെ ? ഭൂമിയിലെ ജീവന്റെ ഉറവിടം എന്താണ് ? ഈ ചോദ്യങ്ങള്‍ക്ക് ഉത്തരം തേടിക്കൊണ്ടിരിക്കെത്തന്നെ ഓരോ ദിവസവും പുതിയ അറിവുകള്‍ കൊണ്ട് പുതുക്കപ്പെടുന്നതും അനുദിനം വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നതുമായ ശാസ്ത്രശാഖകളാണ് ജ്യോതിശാസ്ത്രവും പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനീയവും. ഈ മേഖലകളില്‍ നിര്‍ണ്ണായക വഴിത്തിരിവുകളുണ്ടാക്കിയ മൂന്നു ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് 2019ലെ ഭൗതികശാസ്ത്ര നോബല്‍ പുരസ്‌കാരം പങ്കിട്ടത് . പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഉത്പത്തിയേയും വികാസത്തേയും പറ്റി പഠിക്കുന്ന ശാസ്ത്രശാഖയായ പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനീയത്തിലെ (cosmology) സമഗ്രസംഭാവനക്കാണ് പ്രിന്‍സ്ടണ്‍ സർവകലാശാലയിലെ ‘ആല്‍ബര്‍ട്ട് ഐന്‍സ്റ്റീൻ പ്രൊഫസറാ’യ ജയിംസ് പീബിള്‍സിന് പുരസ്കാരത്തുകയുടെ പകുതി ലഭിക്കുക. ഭൂമിക്കപ്പുറം ജീവന്റെ സാധ്യതക്കായുള്ള  അന്വേഷണത്തിന്റെ ഭാഗമായത് കൊണ്ടാവാം സൗരയൂഥത്തിന് പുറത്തുള്ള നക്ഷത്രങ്ങളെ ചുറ്റുന്ന  ഗ്രഹങ്ങള്‍ ഇന്നും ചൂടേറിയ അന്വേഷണ വിഷയമാണ്‌. ഇത്തരത്തില്‍ ഒരു സൗരയൂഥേതര ഗ്രഹത്തെ (exoplanet) ആദ്യമായി കണ്ടെത്തിയ ശാസ്ത്രജ്ഞരായ മിഷേല്‍ മേയര്‍, ദിദിയെ ക്വിലോസ് എന്നിവരാണ്‌ സമ്മാനത്തുകയുടെ ബാക്കി പങ്കിട്ടത്.മിഷേല്‍ മേയര്‍ ജനീവ സർവകലാശാലയിലും  ദിദിയെ ക്വിലോസ് ജനീവ, കേംബ്രിഡ്ജ് സർവകലാശാലകളിലും പ്രൊഫസർമാരായി നിലവില്‍ ജോലിചെയ്യുന്നു.

പീബിള്‍സും പ്രപഞ്ചപരിണാമവും
ആദ്യകാലത്ത് സൈദ്ധാന്തിക തലത്തില്‍ മാത്രം വികസിച്ച ഒരു ശാസ്ത്രശാഖയായിരുന്നെങ്കിലും, ഉയര്‍ന്ന ശേഷിയുള്ള നിരീക്ഷണോപകരണങ്ങളും ബഹിരാകാശത്ത് സ്ഥാപിച്ച ടെലസ്കോപ്പുകളുമെല്ലാം ഉപയോഗിച്ച് കൃത്യമായ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ നടത്താന്‍ കഴിവുള്ള പഠനമേഖലയായി പ്രപഞ്ച വിജ്ഞാനീയം വളര്‍ന്നു കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.

ഇന്നത്തെ അവസ്ഥയിലേക്ക് ഈ വിജ്ഞാന ശാഖയെ എത്തിച്ചതില്‍ ജയിംസ് പീബിള്‍സ് ഗണ്യമായ സംഭാവന നല്‍കിയിട്ടുണ്ട്. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിന് തൊട്ടുപിന്‍പുള്ള കാലം  മുതലുള്ള പ്രപഞ്ച പരിണാമത്തെ വിജയകരമായി വിശദീകരിക്കാന്‍ കഴിഞ്ഞിട്ടുള്ള സിദ്ധാന്തമാണ്‌ ബിഗ്‌ ബാംഗ് തിയറി (Big Bang Theory). എന്നാല്‍ വിസ്ഫോടനം ആരംഭിച്ചത് ഏത് ബിന്ദുവില്‍ നിന്നാണെന്നോ സ്ഫോടനത്തിന്റെ കാരണമെന്തെന്നോ ഇന്നും വ്യക്തമല്ല. വിസ്ഫോടനത്തിന് ശേഷമുള്ള ആദ്യ കാലത്ത് അതിഭീമമായ ഊഷ്മാവും സാന്ദ്രതയും ഉള്ള ഒരവസ്ഥയാണ് നിലനിന്നിരുന്നത്. പിന്നീട് പതുക്കെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ വികാസം ആരംഭിക്കുകയും അതോടൊപ്പം ഊഷ്മാവ് കുറയുകയും ചെയ്തു. ഏതാണ്ട് പതിന്നാല് ദശലക്ഷം വര്‍ഷങ്ങള്‍ക്ക് മുന്‍പാണ് ഇതെല്ലാം സംഭവിച്ചത്. മഹാവിസ്ഫോടനത്തിനു ശേഷം ഏകദേശം നാല് ലക്ഷം വര്‍ഷങ്ങള്‍ കഴിഞ്ഞപ്പോള്‍ പ്രപഞ്ചം സുതാര്യമാവുകയും പ്രകാശ കിരണങ്ങള്‍ പ്രപഞ്ചത്തിലൂടെ സഞ്ചരിക്കാന്‍ തുടങ്ങുകയും ചെയ്തു. ഇലക്ട്രോണുകളും ന്യൂക്ളിയസുകളും കൂടിച്ചേര്‍ന്ന് ആറ്റങ്ങള്‍ രൂപപ്പെട്ടതും ഇക്കാലത്താണ്. മഹാവിസ്ഫോടനം അവശേഷിപ്പിച്ച കിരണങ്ങള്‍ ഇന്നും ബഹിരാകാശത്തുനിന്ന് നമ്മെത്തേടി വരുന്നുണ്ട്. കോസ്മിക്  മൈക്രോവേവ് ബാക്ഗ്രൗണ്ട് റേഡിയേഷന്‍ എന്നാണ് ഇതറിയപ്പെടുന്നത്. പ്രപഞ്ചോത്പത്തി സംബന്ധിച്ച നിരവധി രഹസ്യങ്ങള്‍ അവയില്‍ നിഗൂഢമായി ഒളിപ്പിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ടാവാം. 

ഐന്‍സ്റ്റീന്റെ ആപേക്ഷികതാസിദ്ധാന്തത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി വികസിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്ന ഒരു പ്രപഞ്ച മാതൃക ആദ്യം മുന്നോട്ടുവെച്ചത് അലക്സാണ്ടര്‍ ഫ്രീഡ്മാന്‍ ആയിരുന്നു. പിന്നീട് ജോര്‍ജ് ലെമൈത്രെ ഈ സിദ്ധാന്തത്തെ പിന്താങ്ങുകയും ഗാലക്സികള്‍ തമ്മില്‍ അകന്നുപോകുന്നത് പ്രപഞ്ചവികാസത്തിന്റെ സൂചനയാവാം എന്നഭിപ്രായപ്പെടുകയും ചെയ്തു. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ആരംഭകാലത്തെ ഉയര്‍ന്ന താപനിലയും സാന്ദ്രതയും ഊര്‍ജ്ജത്തില്‍ നിന്ന് ദ്രവ്യം രൂപപ്പെടാന്‍ കാരണമായിട്ടുണ്ടാവാം എന്ന് ജോര്‍ജ് ഗാമോവും സഹപ്രവര്‍ത്തകരും അഭിപ്രായപ്പെട്ടു( ഒന്ന് രണ്ട് മൂന്ന് അനന്തം എന്ന പുസ്തകം എഴുതിയ അതേ ഗാമോവ്). പ്രപഞ്ചോത്പത്തിയുടെ ഭാഗമായി രൂപപ്പെട്ട മൈക്രോവേവ് കിരണങ്ങള്‍ ഇപ്പോഴും പ്രപഞ്ചത്തിലുടനീളം സഞ്ചരിക്കുന്നുണ്ടാകുമെന്നും അദ്ദേഹവും കൂട്ടരും പ്രവചിച്ചു.

പീബിള്‍സ് ഗവേഷണമാരംഭിക്കുന്ന കാലത്ത് കോസ്മോളജിയില്‍ മുന്നോട്ടുപോക്കിനുള്ള സാധ്യതകള്‍ അടഞ്ഞതുപോലുള്ള അവസ്ഥയായിരുന്നു. എന്നാല്‍ അതൊന്നും അദ്ദേഹത്തെ നിരാശപ്പെടുത്തിയില്ല. 1965 ല്‍ ആകസ്മികമായി അര്‍ണോ പെന്‍സിയാസും റോബര്‍ട്ട് വില്‍സണും കോസ്മിക് മൈക്രോവേവ് കിരണങ്ങളെ കണ്ടെത്തി. ഈ കണ്ടെത്തലിനെ പ്രപഞ്ചോത്പത്തിയുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതില്‍ പീബിള്‍സ് ഉള്‍പ്പടെയുള്ള ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചത്. കോസ്മിക് കിരണങ്ങളുടെ നിലവിലെ താപനില സൈദ്ധാന്തികമായി കണക്കുകൂട്ടിയെടുക്കാനും പീബിള്‍സിന് കഴിഞ്ഞു. മാത്രമല്ല ബിഗ്‌ ബാംഗിന് ശേഷം ഊര്‍ജ്ജത്തില്‍ നിന്ന് മൂലകങ്ങള്‍ രൂപപ്പെട്ടതെങ്ങനെ എന്നും പീബിള്‍സ് വിശദീകരിച്ചു. ഹൈഡ്രജന്‍, ഹീലിയം തുടങ്ങിയ ലഘുവായ ഘടനയുള്ള മൂലകങ്ങളാണ് രൂപപ്പെട്ടിരിക്കുക എന്ന് അദ്ദേഹം സൈദ്ധാന്തികമായി വിശദീകരിച്ചു.അതുവരെയുള്ള ധാരണക്ക് വിരുദ്ധമായിരുന്നു ഇത്. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ദൃശ്യമായ ദ്രവ്യത്തിന്റെ അളവും അദൃശ്യമായ ശ്യാമദ്രവ്യത്തിന്റെയും (Dark matter)  ശ്യാമോര്‍ജ്ജത്തിന്റെയും (Dark energy)  അളവും കണക്കുകൂട്ടുന്നതിലും പീബിള്‍സ് പ്രധാന പങ്ക് വഹിച്ചു. പ്രപഞ്ച വികാസത്തില്‍ ഡാര്‍ക്ക് എനര്‍ജിയുടെ പങ്കിനെക്കുറിച്ചും അദ്ദേഹം സിദ്ധാന്തങ്ങള്‍ അവതരിപ്പിച്ചു. പ്രപഞ്ചവികാസത്തിനുള്ള ആദ്യ തെളിവ് നക്ഷത്രങ്ങളുടെയും ഗാലക്സികളുടെയും ചുവപ്പുനീക്കത്തിലൂടെ കണ്ടെത്തിയത് എഡ്വിന്‍ ഹബിളും ഹുമേസനും ആയിരുന്നു. പ്രപഞ്ചത്തിലെ ഹൈഡ്രജന്റെയും ഹീലിയത്തിന്റെയും നിലവിലുള്ള അളവ് മൂലകങ്ങളുടെ രൂപപ്പെടല്‍ സംബന്ധിച്ച പീബിള്‍സിന്റെ സിദ്ധാന്തത്തെ ശരിവെക്കുന്നു. സാധാരണ ഭൗതികശാസ്ത്രനിയമങ്ങള്‍ പ്രപഞ്ചവിജ്ഞാനീയത്തില്‍ ഉപയോഗിക്കാന്‍ കഴിയും വിധം ആ ശാസ്ത്രമേഖലയെ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തതില്‍ ജയിംസ് പീബിള്‍സിന്റെ പങ്ക് വലുതാണ്. ഈ സംഭാവനകള്‍ പരിഗണിച്ചാണ് അദ്ദേഹത്തിന് നോബല്‍ സമ്മാനം നല്‍കുന്നത്.

സൗരയൂഥത്തിന് പുറത്തെ ആദ്യഗ്രഹം
സൗരയൂഥത്തിന് പുറത്ത് ഭൂമിയെപ്പോലെ മറ്റൊരു ഗ്രഹവും അവിടെ ജീവനും ഉണ്ടാകുമോ എന്ന ഭാവനക്ക് നൂറ്റാണ്ടുകള്‍ പഴക്കമുണ്ട്. എന്നാല്‍ 1950കളിലാണ് സൗരേതരഗ്രഹങ്ങള്‍ക്കുള്ള സാധ്യത ഓട്ടോ സ്‌ടൂർവ്‌ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ പ്രവചിക്കുന്നത്. 1980 കളില്‍ നിരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങള്‍ വികസിച്ചതോടെ ഇത്തരം ഗ്രഹങ്ങള്‍ക്കായുള്ള അന്വേഷണം തകൃതിയായി. ന്യൂട്ടന്റെ ഗുരുത്വാകര്‍ഷണ നിയമ പ്രകാരം പ്രപഞ്ചത്തിലെ എല്ലാ വസ്തുക്കളും പരസ്പരം ആകര്‍ഷിക്കുന്നുണ്ട്. താരതമ്യേന അടുത്ത് സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന നക്ഷത്രഗ്രഹജോഡികള്‍ തമ്മില്‍ ആകര്‍ഷണം സ്വാഭാവികമായും കൂടുതലായിരിക്കും. അതായത് നക്ഷത്രം ഗ്രഹത്തെ ആകര്‍ഷിക്കും പോലെ ഗ്രഹം നക്ഷത്രത്തെ തിരിച്ചും ആകര്‍ഷിക്കുന്നു. ഇതിന്റെ ഫലമായി നക്ഷത്രം ചലിക്കുകയും  അതില്‍ നിന്ന് ഭൂമിയിലെത്തുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ തരംഗദൈര്‍ഘ്യത്തില്‍ വ്യത്യാസമുണ്ടാവുകയും ചെയ്യുന്നു. നമുക്ക് അടുത്തേക്കാണ്‌ നക്ഷത്രത്തിന്റെ ചലനമെങ്കില്‍ പ്രകാശത്തിന് നീല(Blue shift) നീക്കവും അകലേക്കാണെങ്കില്‍ ചുവപ്പുനീക്കവും (Red shift) ഉണ്ടാകുന്നു. ഡോപ്ലര്‍ പ്രഭാവം എന്നാണ് ഇതറിയപ്പെടുന്നത്. പ്രകാശത്തിന്റെ വ്യതിയാനം അളന്ന് ഗ്രഹത്തിന്റെ മാസും  ചലനവേഗതയുമെല്ലാം കണ്ടെത്താം. ഇതേ രീതി പിന്തുടര്‍ന്നാണ് മിഷേല്‍ മേയറും ദിദിയെ ക്വിലോസും ആദ്യത്തെ സൗരയൂഥേതര  ഗ്രഹത്തെ  കണ്ടെത്തിയത്. ഇതിനായി പുതിയൊരു നിരീക്ഷണോപകരണവും (ELODIE echelle spectrograph) മിഷേല്‍ മേയറും കൂട്ടാളികളും വികസിപ്പിച്ചിരുന്നു.

അതുപയോഗിച്ച് 142 നക്ഷത്രങ്ങളെ അവര്‍ നിരീക്ഷിച്ചു. ഗ്രീക്ക് പുരാണത്തിലെ പറക്കും കുതിരയുടെ പേര് നല്‍കപ്പെട്ട നക്ഷത്രരാശിയാണ് പെഗാസസ്. ഇതിലെ ഒരു നക്ഷത്രമാണ് 51 പെഗാസി. നാല് ദിവസത്തെ ഇടവേളയില്‍ നക്ഷത്രത്തിന്റെ ചലനത്തിന് വ്യതിയാനം ഉണ്ടാകുന്നതായി 1994 ല്‍ മേയറും ക്വിലോസും കണ്ടെത്തി. ഒരു വന്‍ഗ്രഹത്തിന്റെ സാന്നിധ്യമാണ് ഇതിനു കാരണമെന്നു മനസ്സിലാക്കുകയും ഗ്രഹത്തിന്റെ മാസ്, ഉപരിതല താപനില, പരിക്രമണ കാലം എന്നിവയെല്ലാം കണക്കാക്കുകയും ചെയ്തു. അങ്ങനെ ആദ്യത്തെ സൗരയൂഥേതര ഗ്രഹത്തെ കണ്ടെത്തി. വ്യാഴത്തോളം വലിപ്പമുള്ള ഗ്രഹം ഇത്ര ചെറിയ കാലയളവ് കൊണ്ട് നക്ഷത്രത്തെ വലംവെക്കുന്നതെങ്ങനെ എന്ന സംശയമുണ്ടായി. എന്നാല്‍ ഇന്ന് നമുക്ക് തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ പലതരം ഗ്രഹ-നക്ഷത്ര ജോഡികളെക്കുറിച്ചറിയാം.

മൂവായിരം നക്ഷത്രങ്ങള്‍ക്ക് ചുറ്റുമുള്ള നാലായിരത്തിലേറെ ഗ്രഹങ്ങള്‍ കണ്ടെത്തിയിട്ടുണ്ട്. സൗരയൂഥത്തിലെ ഗ്രഹങ്ങളുടെ സ്വഭാവത്തില്‍  നിന്ന് തികച്ചും വിഭിന്നമായ തരത്തിലുള്ളതാണ് ഇവയില്‍ ഏറെയും. ഗ്രഹരൂപീകരണം സംബന്ധിച്ച അറിവുകള്‍ വിസ്തൃതമാക്കാനും എക്സോപ്ലാനെറ്റുകളുടെ കണ്ടെത്തല്‍ സഹായിച്ചു.  ജലസാന്നിധ്യമുള്ളതും ജീവന് സാധ്യതയുണ്ടാകാവുന്നതുമായ ഗ്രഹങ്ങള്‍ക്കായുള്ള അന്വേഷണങ്ങള്‍ വ്യാപകമായി നടക്കുന്നു. നക്ഷത്രത്തിന് മുന്നിലൂടെ ഗ്രഹങ്ങള്‍ കടന്നുപോകുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രകാശവ്യതിയാനം അളക്കുന്ന രീതിയും(ഗ്രഹസംതരണം)  ഗ്രഹങ്ങള്‍ കണ്ടെത്താന്‍ ഉപയോഗിക്കുന്നുണ്ട്. കെപ്ലര്‍ ടെലസ്കോപ്പ് പോലുള്ള കൃത്യതയാര്‍ന്ന നിരീക്ഷണ സംവിധാനങ്ങള്‍ ഇതിനു സഹായിക്കുന്നു.

നമ്മുടെ പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ചില രഹസ്യങ്ങളെങ്കിലും അനാവരണം ചെയ്യാന്‍ സഹായിച്ച ശാസ്ത്രജ്ഞരാണ് ഇത്തവണത്തെ നോബല്‍ പങ്കിട്ടത്. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ രൂപപ്പെടലും വികാസവും സംബന്ധിച്ച വിവരങ്ങള്‍ മനുഷ്യന് പൂര്‍ണ്ണമായും മനസ്സിലാക്കാന്‍ കഴിയുന്ന കാലത്തെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രതീക്ഷകള്‍ നല്‍കുന്നു ഈ പുരസ്കാര ലബ്ധി.

 


പ്രധാന വാർത്തകൾ
 Top