Tuesday , 21 August 2018
Home » പുതിയവ » വിസ്മയങ്ങളുടെ കൂട്ടിയിടി പുനരാരംഭിച്ചു

വിസ്മയങ്ങളുടെ കൂട്ടിയിടി പുനരാരംഭിച്ചു

സേണിലെ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ രണ്ടുവര്‍ഷത്തെ വിശ്രമത്തിന് ശേഷം വീണ്ടും പ്രപഞ്ചഘടനാ രഹസ്യങ്ങള്‍ അനാവരണം ചെയ്യാനാരംഭിച്ചു. മനുഷ്യരെ കൊല്ലുന്നതിന് പകരം മുന്നേറാന്‍ സഹായിക്കുന്ന ഈ നിയന്ത്രിത സ്ഫോടനങ്ങളെ കുറിച്ച് വായിക്കുക

About the author

ശരത് പ്രഭാവ്
sarathprabhav@gmail.com

800px-CERN_LHC_Tunnel1ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ ശാസ്ത്രപരീക്ഷണശാലയായ ലാര്‍ജ് ഹാഡ്രോണ്‍ കൊളൈഡര്‍ (എല്‍.എച്ച്.സി) വീണ്ടും പ്രവര്‍ത്തന സജ്ജമായിരിക്കുന്നു. 27 മാസങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം ജൂണ്‍ മൂന്നിന് ഉന്നത ഊര്‍ജ്ജ നിലയിലുള്ള പ്രോട്ടോണുകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിച്ചുകൊണ്ടാണ് പരീക്ഷണങ്ങള്‍ പുനരാരംഭിച്ചത്. 13 ട്രില്ല്യണ്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് വരെ കണങ്ങളെ എത്തിക്കാനുള്ള കഴിവ് എല്‍ എച് സി നേടിക്കഴിഞ്ഞു. മുന്‍പിത് 8 ട്രില്ല്യണ്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് മാത്രമായിരുന്നു. (ഒരു ട്രില്ല്യണ്‍ എന്നാല്‍ ഒന്നിനുപിറകേ 12 പൂജ്യങ്ങള്‍ ചേര്‍ന്ന സംഖ്യയാണ്).

ആദ്യ മൂന്നു വര്‍ഷത്തെ വിജയകരമായ പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ക്ക് ശേഷം 2013 ഫെബ്രുവരി മുതല്‍ എല്‍.എച്ച്.സി. യിലെ പരീക്ഷണങ്ങള്‍ നിര്‍ത്തി വച്ചിരിക്കുകയായിരുന്നു. ഇക്കാലത്തെ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ നിന്നു തന്നെ 100 പെറ്റ ബൈറ്റ് (petabyte (PB)) ഡാറ്റയാണ് സേണിനു ലഭിച്ചത്. ഏതാണ്ട്  700 വര്‍ഷം ദൈര്‍ഘ്യം ഉള്ള എച്. ഡി വീഡിയോക്ക് തുല്ല്യമായ ഡാറ്റയാണിത്. ഈ ഡാറ്റകളുടെ സംഗ്രഹണം, അറ്റകുറ്റപ്പണികള്‍, നവീകരണപ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ എന്നിവക്കു വേണ്ടിയാണ് എല്‍.എച്ച്.സി പ്രവര്‍ത്തനങ്ങള്‍ നിര്‍ത്തി വച്ചിരുന്നത്.

800px-Control_room_at_CERN_img_0987ഫ്രാന്‍സ് – സ്വിറ്റ്സര്‍ലന്റ് അതിര്‍ത്തിയിലായി, ഭൗമോപരിതലത്തില്‍ നിന്നും 100 മിറ്റര്‍ താഴെ, 27കിലോമിറ്റര്‍ ചുറ്റളവിലാണ് എല്‍ എച് സി സ്ഥിതി ചെയ്യുന്നത്. ഈ വലിപ്പം തന്നെയാണ് എല്‍ എച് സിയ്ക് ലോകത്തിലെ ഏറ്റവും വലിയ പരീക്ഷണശാല എന്ന പേരു നേടിക്കൊടുത്തത്. ഹാഡ്രോണുകള്‍ എന്നത് അടിസ്ഥാന കണങ്ങളിലെ ഒരു വിഭാഗമാണ്. ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കൊണ്ട് ഉണ്ടാക്കിയിട്ടുള്ള കണങ്ങളെയാണ് ഹാഡ്രോണുകള്‍ എന്ന് വിളിക്കാറ്. ആറ്റത്തിനുള്ളിലെ ന്യൂക്ലിയസ്സിലെ പ്രോട്ടോണുകളും ന്യൂട്രോണുകളും ഒക്കെ ഹാഡ്രോണുകളാണ്. അതായത് അവയൊക്കെ ക്വാര്‍ക്കുകളാല്‍ നിര്‍മ്മിതമാണ്. ലെപ്റ്റോണുകള്‍ എന്ന മറ്റൊരു വിഭാഗമുണ്ട് അവ ക്വാര്‍ക്കുകളാല്‍ നിര്‍മ്മിതമല്ല. ഇലക്ട്രോണുകള്‍, മ്യുവോണുകള്‍ ഒക്കെ ഈ വിഭാഗത്തില്‍പ്പെടും. ഹാഡ്രോണുകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുക എന്നതാണ് എല്‍ എച് സി ചെയ്യുന്നത്. ഇങ്ങനെ ഹാഡ്രോണുകളെ കൂട്ടിയിടിപ്പിക്കുന്നതിനുമുന്‍പ് അവയുടെ വേഗത കൂട്ടണം. അതായത് അതിന്റെ ഗതികോര്‍ജം വര്‍ധിപ്പിക്കുന്നു. ഇതിനായി വൃത്താകൃതിയിലുള്ള തുരംങ്കങ്ങളിലൂടെ ഇവയെ ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നു. ഇങ്ങനെ പ്രകാശവേഗതയുടെ 99% വരെ കണികകളെത്വരിതപെടുത്താന്‍ എല്‍ എച് സിക്ക് കഴിയും.. ഇപ്രകാരം വേഗത കൂട്ടുമ്പോള്‍ അവയുടെ ഗതികോര്‍ജ്ജം വര്‍ധിക്കുന്നു. പതിമൂന്ന് ട്രില്ല്യണ്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് വരെ ഈ കണങ്ങളുടെ ഊര്‍ജ്ജം വര്‍ധിപ്പിക്കാന്‍ എല്‍ എച് സിക്ക് കഴിയും.

മനുഷ്യ ചരിത്രത്തിലെ നിര്‍ണ്ണായകമായ പരീക്ഷണങ്ങളാണ് ഇവിടെ നടന്നുവരുന്നത് ഇതില്‍ നിന്നും ലഭിക്കുന്ന വിവരങ്ങള്‍ വിശകലനം ചെയ്യുവാന്‍ തന്നെ വര്‍ഷങ്ങളും അനവധി മനുഷ്യശേഷിയും ഉപയോഗിക്കേണ്ടിവരും. വെറും മൂന്ന് വര്‍ഷത്തെ പരീക്ഷണ നിരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെ ലഭിച്ചിരിക്കുന്നത് 100 പെറ്റ ബൈറ്റ് (petabyte (PB)) ഡാറ്റയാണ് ഏതാണ്ട് 700 വര്‍ഷം ദൈര്‍ഘ്യം ഉള്ള എച്. ഡി വീഡിയോക്ക് തുല്ല്യമായ ഡാറ്റയാണിത്.

13 ട്രില്ല്യണ്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് എന്നത് കേട്ട് ഞെട്ടണ്ടാ. ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട് എന്നത് എനര്‍ജിയുടെ വളരെ ചെരിയ ഒരു അളവുകോല്‍ ആണ്. 13 ട്രില്ല്യണ്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ വോള്‍ട്ട്  എന്നത് 20.8×10-6 ജൂള്‍ മാത്രമാണ്. ഒരു കിലോഗ്രാം ജലത്തിന്റെ താപനില ഒരു ഡിഗ്രീ ഉയര്‍ത്താന്‍ തന്നെ 4179 ജൂളാണ് വേണ്ടത്. തീരെ ചെറിയ എനര്‍ജിയാണെങ്കില്‍ പോലും പ്രോട്ടോണിനെ സംബന്ധിച്ചിടത്തോളം ഇതൊരു വലിയ എനര്‍ജിയാണ്. അതിസൂഷ്മകണങ്ങള്‍ക്ക് ഇത്ര ചെറിയ ഊര്‍ജ്ജം പോലും അതി ഭീമമാണ്.

എല്‍ എച് സി ഒരേ തരത്തിലുള്ള കണങ്ങളുടെ രണ്ട് ബീമുകളെയാണ് ത്വരിതപ്പെടുത്തുക. ഹാഡ്രോണുകളായ  പ്രോട്ടോണുകളെ അല്ലെങ്കില്‍ ലെഡ് അയോണുകളെയാണ് എല്‍ എച് സി ത്വരിതപ്പെടുത്തുന്നത്. പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ആക്സിലറേറ്ററുകള്‍ക്ക് എല്ലാ വിധ കണങ്ങളേയും ത്വരിതപ്പെടുത്താന്‍ കഴിയില്ല. പ്രധാനമായും അവ ചാര്‍ജ്ജുള്ള കണങ്ങളായിരിക്കണം. എങ്കില്‍ മാത്രമേ ഇലക്ട്രോമാഗ്നെറ്റിക് ഫീല്‍ഡുപയോഗിച്ച് ആക്സിലറെറ്റ് ചെയ്യാന്‍ സാധിയ്ക്കൂ. ഇലക്ട്രോണുകള്‍, പ്രോട്ടോണുകള്‍, അയോണുകള്‍ എന്നിവ ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങളാണല്ലോ അവയെ ആക്സിലറെറ്റ് ചെയ്യാന്‍ പാര്‍ട്ടിക്കിള്‍ ആക്സിലറേറ്ററുകള്‍ക്ക് സാധിക്കും. ചാര്‍ജ്ജുള്ള കണങ്ങള്‍ വര്‍ത്തുളാകൃതിയിലുള്ള പാതയിലൂടെ സഞ്ചരിക്കുമ്പോള്‍ അവയില്‍ നിന്നും ഊര്‍ജനഷ്ട്ടം ഉണ്ടാകുന്നു. (Synchrotron Radiation). കണത്തിന്റെ മാസ് കുറയുന്തോറും ഊര്‍ജ നഷ്ട്ടവും കൂടും. പ്രോട്ടോണുകളുടെ മാസിന്റെ 2000 ല്‍ ഒന്നു മാത്രമേ ഇലക്ട്രോണുകള്‍ക്ക് മാസുള്ളു. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഇലക്ട്രോണുകളെ ആക്സിലറേറ്റ് ചെയ്യുമ്പോള്‍ ഊര്‍ജ്ജ നഷ്ട്ടം കൂടുതലായിരിക്കും.   വര്‍ത്തുളാകൃതിയിലുള്ള ആക്സിലറെറ്ററുകളില്‍, ഉന്നതോര്‍ജ്ജം കൈവരിക്കാന്‍ പ്രോട്ടോണുകളോ അതിലധികം മാസുള്ള കണങ്ങളോ ആണുപയോഗിക്കുക.

“View inside detector at the CMS cavern LHC CERN“ by Tighef – via Wikimedia Commons.

എല്‍ എച് സിയില്‍ കൂട്ടിയിടിക്കപ്പെടുന്ന ബീമുകളില്‍ ഓരോന്നിലും 100 ബില്ല്യണ്‍ പ്രോട്ടോണുകളടങ്ങുന്ന 3000 കൂട്ടങ്ങളാണുള്ളത്. രണ്ടു ബീമുകളും വിപരീത ദിശയിലാണ് സഞ്ചരിക്കുന്നത്.  പക്ഷേ അതിസൂഷ്മകണങ്ങളായതുകൊണ്ടു തന്നെ ഓരോ തവണ ബീമുകള്‍ ഒന്നിച്ചു വരുമ്പോഴും വെറും 20 കൂട്ടിയിടികള്‍ മാത്രമാണ് നടക്കുക. പക്ഷേ ഒരു സെക്കന്റില്‍ 30 ദശലക്ഷം തവണ കണ്ടുമുട്ടും. അങ്ങനെ നോക്കുമ്പോള്‍ 600 ദശലക്ഷം കൂട്ടിയിടികളാണ് ഒരു സെക്കന്റില്‍ സംഭവിക്കുക.ഇങ്ങനെ കൂട്ടിയിടിക്കുമ്പോള്‍ ഉണ്ടാകുന്ന പുതിയകണങ്ങളുടെ പാത മനസ്സിലാക്കിയാണ് ഉണ്ടായ കണങ്ങള്‍ എന്തൊക്കെയാണ് എന്നു മനസിലാക്കുക. ഉദാഹരണമായി പുതുതായി ഉണ്ടാകുന്ന കണങ്ങളെ ഒരു ഇലക്ട്രോമാഗ്നെടിക് ഫീല്‍ഡില്‍ പരിശോധിച്ചാല്‍, പോസിറ്റീവ് ചാര്‍ജുള്ള കണങ്ങള്‍ ഒരു വഴിക്കും നെഗറ്റീവ് കണങ്ങള്‍ മറ്റൊരു വഴിയിലും ആകും പോവുക. ഇനി മൊമെന്റം കണക്കാക്കാന്‍ അവയുടെ പാതയുടെ ആകൃതി നോക്കിയാല്‍ മതി. മൊമെന്റം കൂടിയ കണങ്ങള്‍ കൂടുതല്‍ ദൂരം നേര്‍രേഖയില്‍ സഞ്ചരിക്കും. എന്നാല്‍ മൊമെന്റം കുറഞ്ഞവ വര്‍ത്തുള പാതയിലാവും സഞ്ചരിക്കുക.

യൂറോപ്യന്‍ ഓര്‍ഗനൈസേഷന്‍  ഫോര്‍ ന്യൂക്ക്ലിയാര്‍ റിസര്‍ച്ചിന്റെ നിയന്ത്രണത്തിലാണ് എല്‍ എച് സി പ്രവര്‍ത്തിക്കുന്നത്. 1998 മുതല്‍ 2008 വരെയുള്ള കാലഘട്ടത്തിലാണ് ഇതിന്റെ നിര്‍മ്മാണം നടന്നത്. നൂറിലധികം രാജ്യങ്ങളില്‍ നിന്നായി, പതിനായിരത്തിലധികം ശാസ്ത്രഞ്ജര്‍, സാങ്കേതിക വിദഗ്ധര്‍ എന്നിവരുടെ അധ്വാനം എല്‍ എച് സി നിര്‍മ്മാണത്തിലുണ്ട്. ഫ്രാന്‍സ്, ബ്രിട്ടണ്‍, ഫ്രാന്‍സ് എന്നീ എല്‍ എച് സിക്ക് ആതിഥ്യമരുളുന്നത്. ഒപ്പം ഇന്ത്യ, അമേരിക്ക, റഷ്യ, ജപ്പാന്‍, കാനഡ എന്നിവയും എല്‍ എച്ച് സിയുമായി സഹകരിക്കുന്നുണ്ട്

2010 മുതല്‍ 2013 വരെയുള്ള മൂന്നുവര്‍ഷത്തെ പരീക്ഷണങ്ങളും അതേതുടര്‍ന്നുള്ള ഗവേഷണങ്ങളും ലഭിച്ച ഡാറ്റ മുഴുവനായും വിശകലനം ചെയ്ത് കഴിഞ്ഞിട്ടില്ലെങ്കില്‍ കൂടി, ഇതിനോടകം തന്നെ സുപ്രധാനമായ നിരവധി കണ്ടെത്തുലുകള്‍ നടത്താന്‍ എല്‍ എച് സി ക്ക് കഴിഞ്ഞിട്ടുണ്ട്.

higs bozoneഇതില്‍ സുപ്രധാനനേട്ടം ദൈവകണം എന്ന പേരില്‍ പ്രസിദ്ധമായ ഹിഗ്സ് ബോസോണിന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ തന്നെയാണ്. കണങ്ങള്‍ക്ക് മാസ് നല്‍കുന്ന കണമാണ് ഹിഗ്സ് ബോസോണ്‍. ഇതിന്റെ കണ്ടെത്തല്‍ പീറ്റര്‍ ഹിഗ്സ്, ഫ്രാങ്കോയിസ് എംഗ്ലര്‍ട്ട് എന്നിവര്‍ക്ക് 2013 ലെ നോബെല്‍ സമ്മാനം നേടിക്കൊടുക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഹാഡ്രോണുകള്‍ നിര്‍മ്മിച്ചിരിക്കുന്നത് ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കൊണ്ടാണ്. പ്രോട്ടോണ്‍ ന്യുട്രോണ്‍ എന്നിവ 3 ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ കൊണ്ടും. മെസോണുകള്‍ ഒരു ക്വാര്‍ക്കും മറ്റൊരു ആന്റിക്വാര്‍ക്കും ചേര്‍ന്നാണ് ഉണ്ടായിരിക്കുന്നത്.  എന്നാല്‍ എല്‍ എച് സിയില്‍ നടത്തിയ പരീക്ഷണങ്ങളുടെ അടിസ്ഥാനത്തില്‍ 4 ക്വാര്‍ക്കുകള്‍ ചേര്‍ന്ന ഹാഡ്രോണുകളെ കണ്ടെത്താനായി  (Z(4430), X(3872)). ഇത്തരം വിചിത്രങ്ങളായ ഹാഡ്രോണുകള്‍ ഉണ്ടായേക്കാമെന്ന് തിയറികളുണ്ടായിരുന്നെങ്കിലും. അവയെ കണ്ടെത്താനായത് എല്‍ എച് സി പരീക്ഷണങ്ങളിലൂടെയാണ്.

ഒരു ലക്ഷ്യം മുന്‍നിറുത്തിയുള്ള പരീക്ഷണങ്ങള്‍ യാദൃശ്ചികമായ മറ്റുപയോഗങ്ങളിലേക്കും കണ്ടെത്തലുകളിലേക്കും നയിക്കുന്നതിനെ സ്പിന്നോഫുകളെന്ന് പറയുന്നു. ഇമേജിങ്ങ്, ടൈമിങ്ങ് ആന്റ് കണ്ട്രോള്‍ സിസ്റ്റംസ്, ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പുകള്‍ എന്നിങ്ങനെ എല്‍.എച്.സി വേണ്ടി വികസിപ്പിച്ചതും എന്നാല്‍ വിവിധമേഖലകളില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുന്നവയുമായ ധാരാളം സ്പിന്നോഫുകള്‍ ഈ പരീക്ഷണങ്ങളില്‍ നിന്നും ലഭിച്ചിട്ടുണ്ട്.

എല്‍ എച് സ്പിന്നോഫുകളും നിരവധിയാണ്. (ഒരു പ്രത്യേക ആവശ്യത്തിനു വേണ്ടി മാത്രമുണ്ടാക്കുന്ന സാങ്കേതിക വിദ്യ തികച്ചും വ്യത്യസ്തമായ മറ്റൊരു മേഖലക്ക് ഗുണപ്പെടുന്നതിനെയാണ് സ്പിന്നോഫുകള്‍. അപ്പോളോ ദൗത്യങ്ങള്‍ക്ക് വേണ്ടി നിര്‍മ്മിച്ച ഐസി ചിപ്പുകള്‍ ഇലക്ട്രോണിക്സിലെയും കമ്പ്യൂട്ടിംഗിനെയും മാറ്റിമറിച്ചത് ഉദാഹരണം) പല വിധത്തിലുള്ള ഇമേജിങ്ങ് സാങ്കേതികവിദ്യകള്‍, അതിവേഗതയിലുള്ള ടൈമിങ്ങ് ആന്റ് കണ്ട്രോള്‍ സിസ്റ്റംസ്, നൂതനമയ ഇലക്ട്രോണിക് ചിപ്പുകള്‍ ഇവയൊക്കെ എല്‍.എച്.സി വേണ്ടി വികസിപ്പിച്ചതും എന്നാല്‍ വിവിധമേഖലകളില്‍ പ്രയോജനപ്പെടുന്നവയുമാണ്. എല്‍.എച്.സി യുമായി നേരിട്ട് ബന്ധമില്ലെങ്കിലും സേണില്‍ നടന്ന ഗവേഷണ വികസന പ്രവര്‍ത്തനങ്ങളുടെ ഭാഗമായാണ് വേള്‍ഡ് വൈഡ് വെബിന്റെ  പിറവി.

LHC

ഗ്ലുവിനോ എന്ന കണത്തിനു വേണ്ടിയുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളും ഒപ്പം ഇനിയും കണ്ടെത്തിയിട്ടില്ലാത്ത അനവധി കണങ്ങള്‍ക്കായുള്ള പരീക്ഷണങ്ങളും ഇത്തവണത്തെ ലക്ഷ്യത്തിലുണ്ട്. ഇതുവരെ പിടിതരാത്ത ഡാര്‍ക്ക് മാറ്ററിനെക്കുറിച്ചും പഠനം നടക്കും. ഇനി വരും നാളുകള്‍ ഇത്തരം നിയന്ത്രിത കൂട്ടിയിടികള്‍ക്ക് ലോകം കാതോര്‍ക്കും. പ്രപഞ്ചഘടനയെപ്പറ്റി, അത് എന്തുകൊണ്ടുണ്ടാക്കിയിരിക്കുന്നു എന്ന ചോദ്യത്തിനെപറ്റി, പ്രപഞ്ചം തന്നെ നടത്തുന്ന അന്വേഷണം, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ ഭാഗമായ മനുഷ്യനിലൂടെയുള്ള അന്വേഷണം, പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ സ്വയം വിലയിരുത്തല്‍ – അതാണ് എല്‍.എച്ച്.സി യില്‍ നടക്കുന്നതെന്ന് പറയാം. ഇതുവഴി നിരവധി പുത്തനുത്തരങ്ങള്‍ നല്‍കാന്‍ എല്‍ എച് സിക്ക് കഴിയും എന്നു തന്നെയാണ് ശാസ്ത്ര ലോകം പ്രതീക്ഷിക്കുന്നത്.

References

  • https://accelconf.web.cern.ch/accelconf/d01/papers/IT11.pdf
  • http://home.web.cern.ch/about/updates/2014/04/lhcb-confirms-existence-exotic-hadrons

Check Also

പന്ത് ഒന്നങ്ങോട്ടോ ഒന്നിങ്ങോട്ടോ മാറിയാല്‍ മതി – ഗോള്‍ലൈന്‍ സാങ്കേതികവിദ്യയും വാര്‍ റൂമുകളും

ലോകകപ്പ് ഫുട്ബോള്‍ ആവശത്തിലാണ് എല്ലാവരും. ഓരോ ടീമും ഇഞ്ചോടിഞ്ച് പോരാടുന്ന കളിയിലെ ചില ടെക്നോളജി കാര്യങ്ങളെക്കുറിച്ച് പറയാം. മത്സരം നിയന്ത്രിക്കാനും …

Leave a Reply

%d bloggers like this: