ചിലപ്പോഴൊക്കെ പുതിയ അറിവുകളോളം തന്നെ ആവേശകരമാണ് നിലവിലുള്ള അറിവുകളുടെ സ്ഥിരീകരണവും. പ്രത്യേകിച്ച് സദാ സ്വയംപരിഷ്കരണത്തിന് സന്നദ്ധമായി നിൽക്കുന്ന ശാസ്ത്രത്തിൽ. ലാർജ് ഹാഡ്രോൺ കൊളൈഡർ (LHC) എന്ന, ഇന്ന് ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ പരീക്ഷണശാലയിൽ നിന്ന് വരുന്ന സൂചനകൾ അത്തരത്തിലുള്ള ഒന്നാണ്. കണികാഭൗതികത്തിലെ ഏറ്റവും പ്രധാന സിദ്ധാന്തമായ സ്റ്റാൻഡേഡ് മോഡലിനെ ശരിവെയ്ക്കുന്ന കണ്ടെത്തലാണ് ഇപ്പോൾ വാർത്തയായിരിയ്ക്കുന്നത്. ഇതേ പറ്റി വൈശാഖന് തമ്പി എഴുതുന്നു ….
എന്താണ് സ്റ്റാൻഡേഡ് മോഡൽ
നമ്മുടെ ദ്രവ്യ പ്രപഞ്ചത്തിനെ എന്തുകൊണ്ട് നിർമിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു എന്ന ചോദ്യത്തിന് ഉത്തരം തരാൻ ശ്രമിയ്ക്കുന്ന സിദ്ധാന്തമാതൃകയാണ് സ്റ്റാൻഡേഡ് മോഡൽ. ഒരുകൂട്ടം കണികകളുടെ രൂപത്തിൽ നാം കാണുന്ന ദ്രവ്യത്തെ വിശദീകരിക്കാനാണ് അത് ശ്രമിയ്ക്കുന്നത്. അവയെ മൗലിക കണങ്ങൾ എന്ന് വിളിയ്ക്കാം. അതായത്, അവയാണ് മറ്റ് സകലതിന്റേയും നിർമാണ ഘടകങ്ങൾ. അവയെ മറ്റൊന്നും കൊണ്ട് നിർമിക്കപ്പെട്ടിരിയ്ക്കുന്നില്ല, അവയ്ക്ക് ഒരു ആന്തരിക ഘടനയും ഇല്ല.
മൊത്തം പതിനേഴ് കണങ്ങള് ചേര്ന്നതാണ് സ്റ്റാഡേര്ഡ് മോഡലിലെ ‘പാര്ട്ടിക്കിള് കമ്മിറ്റി’. മനസ്സിലാക്കാനുള്ള എളുപ്പത്തിന് ഇവയെ രണ്ട് ഗ്രൂപ്പുകളാക്കി തിരിക്കാം. ഇതില് ഒരു കൂട്ടര് ദ്രവ്യത്തിന്റെ കണങ്ങളാണ് (matter particles). മറ്റേ കൂട്ടരാകട്ടെ ദ്രവ്യത്തെ പരസ്പരം ബന്ധിപ്പിക്കുന്ന ബലങ്ങളുടെ കണങ്ങളാണ് (force particles). ഇവരില് ദ്രവ്യകണങ്ങളെ ഫെര്മിയോണുകള് (Fermions) എന്നും ബലകണങ്ങളെ ബോസോണുകള് (Bosons) എന്നും വിളിക്കുന്നു. യഥാക്രമം എൻറിക്കോ ഫെർമി, ഇൻഡ്യൻ ശാസ്ത്രജ്ഞനായിരുന്ന സത്യേന്ദ്രനാഥ് ബോസ് എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരോടുള്ള ബഹുമാനാർത്ഥമാണ് ഈ പേരുകൾ നൽകപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്.
ദ്രവ്യം നിര്മ്മിക്കുന്നതിനുള്ള ഇഷ്ടികകള് ആണ് ഫെര്മിയോണുകൾ എങ്കിലും അവയിൽ സ്വതന്ത്രമായി നിലനില്പുള്ള കണങ്ങളും അല്ലാത്തവയും ഉണ്ട്. ലെപ്റ്റോണുകൾ, ക്വാര്ക്കുകൾ എന്നിങ്ങനെയാണ് അവയുടെ യഥാക്രമമുള്ള പേരുകൾ. ഇലക്ട്രോൺ ഒരു ലെപ്റ്റോൺ ആണ്. ഇത് കൂടാതെ മ്യൂവോണ് (muon), ടോ ലെപ്റ്റോണ് (tau lepton) എന്നീ രണ്ട് കണങ്ങളും, ഈ മൂന്നിനോടും അനുബന്ധമായിട്ടെന്നപോലെ ഉള്ള മൂന്ന് തരം ന്യൂട്രിനോകളും ഉണ്ട് (ഇലക്ട്രോണ് ന്യൂട്രിനോ, മ്യൂവോണ് ന്യൂട്രിനോ, ടോ ന്യൂട്രിനോ). സ്വതന്ത്രമായ നിലനില്പില്ലാത്ത ക്വാര്ക്കുകള് രണ്ടോ മൂന്നോ എണ്ണം ചേര്ന്ന മിശ്രകണങ്ങള് (composite particles) ആയിട്ടാണ് എപ്പോഴും കാണപ്പെടുന്നത്. അങ്ങനെ ഒന്നിലധികം ക്വാര്ക്കുകള് ചേര്ന്ന് ഉണ്ടാകുന്ന മിശ്രകണങ്ങള്ക്ക് ഹാഡ്രോണുകള് എന്ന് വിളിയ്ക്കും. ക്വാര്ക്കുകള് ആറ് തരത്തിലുണ്ട്. അപ്, ഡൗൺ, ചാം, സ്ട്രെയ്ഞ്ച്, ടോപ്, ബോട്ടം (Up, Down, Charm, Strange, Top, Bottom) എന്നിങ്ങനെ രസകരമായ പേരുകളാണ് അവയ്ക്ക് നൽകപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഈ പേരുകളെ ഒന്നും അവയുടെ ഇംഗ്ലീഷ് ഡിക്ഷ്ണറിയില് ഉള്ള അര്ത്ഥവുമായി ബന്ധിപ്പിച്ചുകളയരുത്.
Up ക്വാര്ക്ക് ഏതെങ്കിലും രീതിയില് മുകളിലോ Strange ക്വാര്ക്ക് ഏതെങ്കിലും രീതിയില് വിചിത്രമോ ഒന്നുമല്ല. അച്ചു, കിച്ചു, സച്ചു, മിച്ചു, സഞ്ചു, കുഞ്ചു എന്ന് വിളിക്കുന്നതില് നിന്നും ഒട്ടും വ്യത്യസ്തമല്ല ഈ Up, Down തുടങ്ങിയ വിളികള്. രണ്ട് അപ് ക്വാര്ക്കുകളും ഒരു ഡൗൺ ക്വാര്ക്കും ചേർന്നുണ്ടാകുന്ന ഹാഡ്രോണാണ് നമ്മുടെ പ്രോട്ടോണ്. അതുപോലെ രണ്ട് ഡൗൺ ക്വാര്ക്കുകളും ഒരു അപ് ക്വാര്ക്കും ചേരുമ്പോള് ഒരു ന്യൂട്രോണ് ഉണ്ടാവുന്നു. അപ്, ഡൗൺ എന്നീ രണ്ട് ക്വാർക്കുകളൊഴികേ ബാക്കിയെല്ലാം അത്യധികം കൂടിയ ഊർജനിലകളിൽ മാത്രം സ്ഥിരതയുള്ള കണങ്ങളാണ്. അല്ലാത്തപ്പോൾ അവ സ്വയം മാറ്റത്തിന് വിധേയമായി അപ്, ഡൗൺ ക്വാർക്കുകളായി മാറും. അതുകൊണ്ട് തന്നെ നാം പൊതുവേ ദ്രവ്യം എന്ന് വിളിക്കുന്ന ഒന്നിലും മറ്റ് ക്വാർക്കുകൾ ഉണ്ടാവില്ല.
ഫെര്മിയോണുകള് ദ്രവ്യത്തെ നിര്മ്മിക്കാന് ഉപയോഗിക്കപ്പെടുന്നു എന്ന് നേരത്തെ പറഞ്ഞെങ്കിലും ദ്രവ്യകണങ്ങൾക്ക് മാത്രമായി അത് സാധ്യമല്ല. അവയെ കൂട്ടിനിര്ത്തി ഈ പ്രപഞ്ചം നിര്മ്മിക്കുന്നതിന് അവയ്ക്കിടയിൽ ചില ബലങ്ങൾ പ്രവർത്തിക്കേണ്ടതുണ്ട്. അടിസ്ഥാനബലങ്ങൾ (fundamental interactions) എന്നാണ് അവയെ വിളിക്കുന്നത്. അവ നാലെണ്ണമുണ്ട്-
- വൈദ്യുതകാന്തിക ബലം (Electromagnetic interaction)
- സുശക്തബലം (Strong interaction)
- അശക്തബലം (Weak interaction)
- ഗുരുത്വബലം (Gravitational interaction).
രണ്ടു ദ്രവ്യകണങ്ങള് തമ്മില് ഇവയിൽ ഏതെങ്കിലും ഒരു പ്രത്യേക ബലം വഴി പ്രതിപ്രവര്ത്തിക്കുമ്പോള് ചില ‘ബ്രോക്കര് കണങ്ങള്’ ഇവര്ക്കിടയില് കൈമാറ്റം ചെയ്യപ്പെടുന്നുണ്ട്. ഈ ബ്രോക്കര്മാരെ ഗേജ് ബോസോണുകള് (gauge bosons) എന്ന് പറയും. ഓരോ തരം ബലത്തിനും അവയുടേതായ ഗേജ് ബോസോണുകൾ ഉണ്ട്. തങ്ങളുടേതല്ലാത്ത മറ്റ് ബലങ്ങളിൽ അവ ഇടപെടില്ല. ഇക്കൂട്ടത്തിൽ വൈദ്യുതകാന്തിക ബലവും ഗുരുത്വാകർഷണ ബലവും മാത്രമേ നിത്യജീവിതത്തിൽ നമുക്ക് അനുഭവിയ്ക്കാൻ കഴിയൂ. മറ്റ് രണ്ടും ഒരു ആറ്റത്തിന്റെ ന്യൂക്ലിയസ്സിനോളം ചെറിയ ദൂരപരിധികളിൽ മാത്രം സ്വാധീനമുള്ള ഹ്രസ്വദൂര ബലങ്ങളാണ്.
LHC യില് നടക്കുന്നത്
പേര് സൂചിപ്പിക്കുന്നത് പോലെ ഹാഡ്രോണുകൾ തമ്മിലുള്ള കൂട്ടിയിടി (collision) ആണ് കണികാ പരീക്ഷണശാലയിൽ ആത്യന്തികമായി നടക്കുന്നത്. ഹാഡ്രോണുകൾ എന്നാൽ ക്വാർക്കുകൾ തമ്മിൽ ചേർന്നുണ്ടാകുന്ന മിശ്രകണങ്ങളാണെന്ന് പറഞ്ഞുവല്ലോ. ക്വാർക്കുകൾക്ക് സ്വതന്തരമായ നിലനില്പില്ല, അവയെ നേരത്തേ പറഞ്ഞ സശക്തബലം ഒന്നിച്ച് നിർത്തുന്നു. ഈ ബന്ധനം പൊട്ടിച്ചാൽ മാത്രമേ ക്വാർക്കുകളെ കുറിച്ചും അവയുടെ പരസ്പര ബന്ധത്തെ കുറിച്ചും മനസിലാക്കാനാകൂ. അതിന് അത്രയധികം ഉയർന്ന ഊർജനിലകളിലേയ്ക്ക് അവയെ എത്തിയ്ക്കേണ്ടതുണ്ട്. കണികകളെ അതിവേഗത്തിൽ പായിച്ച് കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്നതിന്റെ ഉദ്ദേശ്യവും ഇതാണ്.
രണ്ട് ഹാഡ്രോണുകൾ ഉന്നത ഊർജനിലയിൽ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോൾ അവയിലെ ക്വാർക്കുകളോ, സശക്തബലത്തിന്റെ ബ്രോക്കർ കണങ്ങളായ ഗ്ലുവോണുകളോ ചിതറി തെറിയ്ക്കും. ഇവ ജെറ്റ് പോലെ കൂട്ടിയിടി നടന്ന ഭാഗത്ത് നിന്ന് പുറത്തേയ്ക്ക് പ്രവഹിയ്ക്കുകയാകും ചെയ്യുക. ഇങ്ങനെയുണ്ടാകുന്ന കണികാ ജെറ്റുകളുടെ സ്ഥാനവും ഊർജനിലയുമൊക്കെ സൈദ്ധാന്തികമായി പ്രവചിയ്ക്കാൻ സാധിയ്ക്കും. പരീക്ഷണശാലയിൽ നിരീക്ഷിയ്ക്കുന്ന കണികാജെറ്റുകളുടെ ഭൗതികസവിശേഷതകളുമായി അത് യോജിച്ചുപോകുന്നുണ്ടോ എന്നാണ് പരിശോധിയ്ക്കേണ്ടത്. അങ്ങനെ യോജിച്ചാൽ നമ്മുടെ സിദ്ധാന്തമാതൃക ശരിയാണെന്ന് വേണമല്ലോ അനുമാനിയ്ക്കാൻ.
മുൻപ് താരതമ്യേന താഴ്ന്ന ഊർജനിലകളിൽ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ ഫലം സൈദ്ധാന്തിക പ്രവചനങ്ങളോട് ഒത്തുപോകുന്നവ തന്നെയായിരുന്നു. ഇപ്പോൾ ഉയർന്ന ഊർജനിലകളിലും അതേ കൃത്യതയോടെ സൈദ്ധാന്തിക പ്രവചനങ്ങൾ ശരിവെയ്ക്കപ്പെടുന്നതായിട്ടാണ് LHC-യിൽ നിന്നുള്ള റിപ്പോർട്ട്. സ്റ്റാൻഡേഡ് മോഡലിന്റെ വക്താക്കൾക്ക് ഇത് കൂടുതൽ ഊർജവും ആവേശവും പകരുന്നുണ്ട്. ദോഷൈകദൃക്കുകൾക്ക് വേണമെങ്കിൽ, പുതിയതായി ഒന്നും കണ്ടെത്താൽ കഴിഞ്ഞില്ലല്ലോ എന്ന് നിരാശപ്പെടുകയും ആവാം.
(Source : http://luca.co.in/lhc-news/)
