ന്യൂട്രിനോ – പ്രപഞ്ച രഹസ്യങ്ങളുടെ ചുരുളഴിക്കുമ്പോൾ

വിശ്വജിത്ത് ഇ.എസ്‌”

പ്രപഞ്ചോൽ‌പ്പത്തിയുടെ രഹസ്യങ്ങളാണ് ന്യൂട്രിനോ ഗവേഷണത്തിലൂടെ ചുരുളഴിയാൻ പോകുന്നത്. ന്യൂട്രിനോയെക്കുറിച്ച് കൂടുതലറിയാം

ഇന്ത്യയിലെ തേനി ന്യൂട്രിനോ നിരീക്ഷണശാല

ന്യൂട്രീനോകളുടെ പഠനത്തിനായി തമിഴ്‍നാട്ടിലെ തേനിയ്ക്കടുത്ത് ഒരു നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രം സ്ഥാപിയ്ക്കാനുള്ള തയ്യാറെടുപ്പിലാണ് ഇന്ത്യ. India-based Neutrino Observatory (INO) എന്ന് പേരിട്ടിരിക്കുന്ന ഈ സംരംഭത്തിന് നേതൃത്വം നല്‍കുന്നത് രാജ്യത്തിന്റെ പല ഭാഗങ്ങളിലായി സ്ഥിതി ചെയ്യുന്ന വിവിധ ഗവേഷണകേന്ദ്രങ്ങളിലെ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ കൂട്ടായ്മയാണ്. തേനിയിയ്ക്കടുത്തുള്ള ഒരു മലയ്ക്കടിയിലാണ് ഈ നിരീക്ഷണ കേന്ദ്രം നിര്‍മ്മിക്കപ്പെടുക

എന്താണ് ന്യൂട്രീനോ?

നമ്മുടെ ചുറ്റും കാണുന്ന എല്ലാ പദാര്‍ത്ഥങ്ങളുടെയും അടിസ്ഥാന ബലങ്ങളുടെയും ആധാരം ഒരുകൂട്ടം മൗലികകണങ്ങളാണെന്ന് നമുക്കെല്ലാം അറിയാം. ഇലക്ട്രോണ്‍, ക്വാര്‍ക്ക് എന്നീ കണങ്ങളടങ്ങുന്ന ഈ കുടുംബത്തിലെ ഒരംഗമാണ് ന്യൂട്രീനോ. ന്യൂട്രിനോകള്‍ മൂന്ന് തരമുണ്ട്. ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യൂട്രീനോ, മ്യുവോണ്‍ ന്യൂട്രീനോ, ടൗ ന്യൂട്രീനോ എന്നീ പേരുകളിലാണ് ഇവ അറിയപ്പെടുന്നത്. വളരെ വിചിത്രമായ സ്വഭാവങ്ങളുള്ള ന്യൂട്രീനോ, ഏറെക്കാലം ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ക്ക് പിടികൊടുക്കാതെ രക്ഷപ്പെട്ട കക്ഷിയാണ്. മറ്റു പദാര്‍ത്ഥങ്ങളുമായോ ഉപകരണസംവിധാനങ്ങളുമായോ കണങ്ങള്‍ സമ്പര്‍ക്കത്തിലേര്‍പ്പെടുമ്പോഴാണ് അവയെ നമുക്ക് തിരിച്ചറിയാന്‍ സാധിയ്ക്കുന്നത്. എന്നാല്‍ ന്യൂട്രീനോകള്‍ വളരെ വിരളമായി മാത്രമെ ഇത്തരം സമ്പര്‍ക്കങ്ങളില്‍ ഏര്‍പ്പെടാറുള്ളൂ. അതുകൊണ്ടുതന്നെ ഇവയെ കണ്ടെത്താന്‍ വലിയ ബുദ്ധിമുട്ടാണ്.

അല്‍പം ചരിത്രം

അസ്ഥിരമായ ഒരണുവില്‍ നിന്നും പുറത്തു വരുന്ന ബീറ്റാ വികിരണങ്ങളുടെ പഠനമാണ് ന്യൂട്രീനോയുടെ സാന്നിധ്യത്തിന് ആദ്യ സൂചനകള്‍ നല്‍കിയത്. ഇവയുടെ ഊര്‍ജ്ജത്തെക്കുറിച്ചുള്ള കണക്കുകൂട്ടലകളും നിരീക്ഷണങ്ങളും തമ്മിലുള്ള പൊരുത്തക്കേടുകള്‍ എങ്ങനെ പരിഹരിയ്ക്കുമെന്നതിനെചൊല്ലി പല അഭിപ്രായ വ്യത്യാസങ്ങളും അന്ന് നിലന്നിരുന്നു. അപ്പോഴാണ് വോള്‍ഫ്ഗാങ് പൗളി (Wolfgang Pauli) എന്ന പ്രശസ്ത ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഒരു ഉത്തരം നിര്‍ദ്ദേശിയ്ക്കുന്നത്. തങ്ങള്‍ ഇതുവരെ തിരിച്ചറിഞ്ഞിട്ടില്ലാത്ത ഒരു കണം ബീറ്റാവികിരണങ്ങളോടൊപ്പം പുറത്തുവരുന്നുണ്ടെന്ന് സങ്കല്‍പ്പിച്ചാല്‍ എല്ലാ പ്രശ്നങ്ങളും തീരുമെന്ന് അദ്ദേഹം നിര്‍ദ്ദേശിച്ചു. പിന്നീട് നടന്ന പരീക്ഷണങ്ങള്‍ അദ്ദേഹത്തിന്റെ ഊഹം ശരിയാണെന്ന് തെളിയിയ്ക്കുകയും ചെയ്തു. ഈ പുതിയ കണത്തിന് ന്യൂട്രീനോ എന്ന് പേരും കിട്ടി. 1930 കളില്‍ തന്നെ പൗളി ഈ പ്രവചനം നടത്തിയിരുന്നെങ്കിലും ന്യൂട്രിനോകളെ നേരിട്ട് തിരിച്ചറിയാനായത് 1956 ല്‍ മാത്രമാണ്. ഈ നേട്ടത്തിന് ഫ്രെഡറിക്ക് റെയ്നസ് (Frederick Reines) എന്ന അമേരിക്കന്‍ ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ 1995 ലെ നോബേല്‍ സമ്മാനം കരസ്ഥമാക്കി. 1962 ല്‍ ലിയോണ്‍ ലീഡര്‍മാന്‍ (Leon M. Lederman), മെല്‍വിന്‍ ഷ്വാര്‍സ് (Melvin Schwartz), ജാക്ക് സ്റ്റൈന്‍ബര്‍ഗര്‍ (Jack Steinberger) എന്നിവരടങ്ങുന്ന സംഘം ഒന്നിലേറെ തരം ന്യൂട്രീനോകളുണ്ടെന്ന് തെളിയിയ്ക്കുകയും ‌‌ ഈ നേട്ടത്തിന് 1988 ലെ നോബേല്‍ സമ്മാനം നേടുകയും ചെയ്തു. ആണവറിയാക്ടറുകളും അന്തരീക്ഷത്തില്‍ വന്നുപതിയ്ക്കുന്ന കോസ്മിക് രശ്മികളും മുതല്‍ സൂര്യനും, സൂപ്പര്‍നോവാ സ്ഫോടനങ്ങള്‍ വരെ ന്യൂട്രീനോകളുടെ സ്രോതസ്സുകളായി പിന്നീട് തിരിച്ചറിഞ്ഞു.

ന്യൂട്രീനോകളുടെ ചാഞ്ചാട്ടവും സൗരന്യൂട്രീനോ സമസ്യയും

സൗരന്യൂട്രീനോകളെപ്പറ്റി കൂടുതല്‍ പഠിക്കാനായി, 1960 കളുടെ അന്ത്യത്തില്‍ റേ ഡേവിസ്, ജോണ്‍ ബാഹ്ക്കാള്‍ എന്നീ ശാസ്ത്രജ്ഞരുടെ നേതൃത്വത്തില്‍ അമേരിയ്ക്കയിലെ ഹോം‌‌സ്റ്റേക്ക് ഖനിയ്ക്കുള്ളില്‍ ഒരു നിരീക്ഷണസംവിധാനം നിര്‍മിക്കുകയുണ്ടായി. 20 വര്‍ഷത്തിലേറെ നീണ്ടുനിന്ന നിരീക്ഷണത്തിനൊടുവില്‍ പ്രതീക്ഷിച്ചതിന്റെ ഒരു ഭാഗം  ന്യൂട്രീനോകളെ മാത്രമെ കണ്ടെത്താനായുള്ളു. സൂര്യന്‍ ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യൂട്രീനോകളെ മാത്രമേ ഉല്‍പാദിപ്പിയ്ക്കൂ എന്നറിയാവുന്നതിനാല്‍ അവയെ മാത്രം കേന്ദ്രീകരിച്ചായിരുന്നു നിരീക്ഷണം. നിരീക്ഷണത്തിലെ അപാകതകളോ മറ്റു പിഴവുകളോ മൂലമായിരിക്കാം ഈ പൊരുത്തക്കേട് എന്ന് ആദ്യം സംശയിച്ചെങ്കിലും പിന്നീട് നടന്ന കൂടുതല്‍ വിപുലമായ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ ആദ്യ നിരീക്ഷണത്തെ ശരിവെക്കുന്നവയായിരുന്നു. അതേ സമയം സൂര്യനില്‍ നിന്ന് മറ്റുതരം ന്യൂട്രീനോകളും വരുന്നുണ്ടെന്ന് ഈ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ രേഖപ്പെടുത്തി. മാത്രവുമല്ല ഇവിടെ നിരീക്ഷിയ്ക്കപ്പെടുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിച്ച ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യൂട്രീനോകളുടെ എണ്ണവും നിരീക്ഷിക്കപ്പെട്ട ആകെ ന്യൂട്രീനോകളുടെ എണ്ണവും തുല്യമായിരുന്നുതാനും. ഇത് സൗരന്യൂട്രീനോ സമസ്യയെന്ന പേരില്‍ ശാസ്ത്രലോകത്ത് വലിയ ശ്രദ്ധ നേടി. ഈ പ്രശ്നത്തി‍ന് രണ്ട് കാരണങ്ങളുണ്ടാകാമെന്ന് ശാസ്ത്രജ്ഞര്‍ പിന്നീട് തിരിച്ചറിഞ്ഞു . ഒന്ന്, സൂര്യനിലെ ഊര്‍ജ്ജോത്പാദന പ്രക്രിയയെ പറ്റിയുള്ള ധാരണ തെറ്റായിരിയ്ക്കണം. പക്ഷെ ഇതിന് അനുകൂലമായ മറ്റു പല തെളിവുകളും ഉണ്ടായിരുന്നതിനാല്‍ ഇത് കാരണമാവാനുള്ള സാധ്യത കുറവായിരുന്നു. സൂര്യനില്‍ നിന്നും പുറത്തുവരുന്ന ഇലക്ട്രോണ്‍ ന്യൂട്രീനോ ഭൂമിയിലെത്തുന്നതിനു മുന്‍പേ മറ്റു തരം ന്യൂട്രീനോകളായി മാറുന്നുവെന്നതായിരുന്നു രണ്ടാമത്തെ കാരണം. തികച്ചും അതിശയകരമായി തോന്നുമെങ്കിലും 1957 ല്‍ തന്നെ ബ്രൂണൊ പോണ്ടിക്കോര്‍വ്വൊ എന്ന ശാസ്ത്രജ്ഞന്‍ ഇത്തരം ഒരു സാധ്യത മുന്നോട്ടുവെച്ചിരുന്നു. ഇത്തരത്തില്‍ ഒരു തരം ന്യൂട്രീനോ മറ്റൊരു തരം ന്യൂട്രീനോയായി മാറുന്നതിനെയാണ് ന്യൂട്രീനോകളുടെ ചാഞ്ചാട്ടം (Neutrino Oscillation) എന്ന് പറയുന്നത്. ആദ്യം മുതല്‍ തന്നെ ന്യൂട്രീനോ ഫോട്ടോണിനെപ്പോലെ ഒരു മാസില്ലാത്ത കണമാണെന്നാണ് കരുതിപ്പോന്നിരുന്നത്. എന്നാല്‍ പോണ്ടിക്കോര്‍വ്വൊയുടെ സിദ്ധാന്തം ശരിയാകണമെങ്കില്‍ ന്യൂട്രീനോയ്ക്ക് കുറച്ചെങ്കിലും മാസ് ഉണ്ടായേ തീരു. അങ്ങനെ ന്യൂട്രീനോയെക്കുറിച്ചുള്ള ഒരടിസ്ഥാനധാരണ നമുക്ക് മാറ്റേണ്ടിവന്നു. ന്യൂട്രീനോകളുടെ മാസ് കൃത്യമായി നിര്‍ണ്ണയിക്കാന്‍ ഇന്നും നമുക്ക് സാധിച്ചിട്ടില്ല. ഇലക്ട്രോണിന്റെ മാസിനെക്കാള്‍ 10,000 മടങ്ങെങ്കിലും കൂറവായിരിയ്ക്കണം മൂന്നു ന്യൂട്രീനോകളില്‍ എറ്റവും മാസ് കൂടിയതിന് എന്നാണ് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നത്. സൗരന്യൂട്രീനോ പ്രശ്നത്തെപ്പറ്റിയും ന്യൂട്രീനോകളുടെ ചാഞ്ചാട്ടത്തിനെപ്പറ്റിയും നടത്തിയ പഠനങ്ങള്‍ക്കാണ് 2002 ലെയും പിന്നീട് 2015ലെയും നോബേല്‍ സമ്മാനങ്ങള്‍ നല്‍കപ്പെട്ടത്. INO യും ഇതേപ്പറ്റി തുടര്‍പഠനങ്ങള്‍ നടത്തും.

പ്രപഞ്ചത്തിലേയ്ക്കൊരു പുതിയ ജാലകം

പ്രപഞ്ചത്തിലെ അത്ഭുതാവഹങ്ങളായ പ്രതിഭാസങ്ങളെക്കുറിച്ചറിയാന്‍ കാലാകാലങ്ങളിലായി നമ്മള്‍ പല സ്രോതസ്സുകളേയും ആശ്രയിച്ചുപോരുന്നു. ആദ്യകാലങ്ങളില്‍ ദൃശ്യപ്രകാശത്തെ മാത്രമായിരുന്നു ഉപയോഗപ്പെടുത്തിയിരുന്നതെങ്കില്‍ ഇന്ന് റേഡിയോ തരംഗങ്ങള്‍, എക്സ് റേ, എന്നിവയും പതിവായി ഉപയോഗിച്ചുപോരുന്നു. ഈ മേഖലയിലെ പുതിയ പ്രതീക്ഷയായാണ് ന്യൂട്രീനോകളെ ശാസ്ത്രലോകം വിലയിരുത്തുന്നത്. മറ്റു പദാര്‍ത്ഥങ്ങളുമായി ഇടപഴകാനുള്ള ന്യൂട്രീനോകള്‍ കാണിയ്ക്കുന്ന മടിയാണ് ഇവിടെ നമുക്ക് തുണയാവുന്നത്. സൂര്യന്റെ കാമ്പില്‍ നിര്‍മ്മിക്കപ്പെടുന്ന ന്യൂട്രിനോയേയും ഒരു പ്രകാശരശ്മിയേയും താരതമ്യം ചെയ്താല്‍ ഇത് കൂടുതല്‍ വ്യക്തമാവും. സൂര്യന്റെ പ്രക്ഷുബ്ദമായ അന്തര്‍ഭാഗങ്ങള്‍ കടന്ന് ഭൂമിയിലേയ്ക്കെത്തുമ്പോഴും ന്യൂട്രീനോയ്ക്ക് മാറ്റമൊന്നും സംഭവിയ്ക്കുന്നില്ല. എന്നാല്‍ പ്രകാശരശ്മി സൂര്യന്റെ അന്തര്‍ഭാഗത്തെ പദാര്‍ത്ഥങ്ങളുമായി സമ്പര്‍ക്കത്തിലേര്‍പ്പെടുകയും ഊര്‍ജം  നഷ്ടപ്പെടുകയും മിക്കപ്പോഴും പൂര്‍ണ്ണമായി ആഗിരണം ചെയ്യപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു. ഭൂമിയിലെത്തുന്ന പ്രകാശത്തിന്റെ ഭൂരിഭാഗവും സൂര്യന്റെ ഉപരിതലത്തില്‍ നിന്നും വികിരണം ചെയ്യപ്പെടുന്നതാണ്. അതുകൊണ്ടുതന്നെ സൂര്യന്റെ കാമ്പിനെ കുറിച്ച് പഠിക്കാന്‍ ദൃശ്യപ്രകാശം ഉപയോഗിക്കാനാവില്ല. എന്നാല്‍ ന്യൂട്രീനോകളെ ഇതിന് വളരെ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിക്കാനാവും. സൂപ്പര്‍നോവാവിസ്ഫോടനത്തിന് മുന്നറിയിപ്പ് നല്കാനായി ന്യൂട്രിനോകളെ ഉപയോഗപ്പെടുത്താനുള്ള സംവിധാനങ്ങള്‍ (Super Nova Early Warning System) ഇപ്പോഴേ നിലവിലുണ്ട്. സൂപ്പര്‍നോവാവിസ്ഫോടനം നടക്കുന്നതിന് എതാനും മണിക്കൂറുകള്‍ക്ക് മുന്‍പ് തന്നെ ന്യൂട്രീനോകള്‍ പുറത്തുവരുന്നതുകൊണ്ടാണ് ഇത് സാധ്യമാവുന്നത്. പ്രപഞ്ചോല്‍പ്പത്തിയുടെ സമയത്ത് ഉണ്ടാകുന്ന ന്യൂട്രീനോകളുടെ പഠനം വിലപ്പെട്ട അറിവുകള്‍ നല്‍കുമെന്നാണ് പ്രതീക്ഷ. നേരത്തെ സൂചിപ്പിച്ചതുപോലെ ന്യൂട്രീനോയുടെ മാസടക്കമുള്ള സവിശേഷതകള്‍ ഇനിയും കൃത്യമായി അളക്കാനിരിയ്ക്കുന്നതേയുള്ളു. ഈ ദിശയിലുള്ള പഠനങ്ങള്‍ കണികാസിദ്ധാന്തത്തിലെ പല ചോദ്യങ്ങള്‍ക്കും ഉത്തരം നല്‍കും. INO യിലെ നിരീക്ഷണങ്ങള്‍ ഈ രംഗത്ത് നിര്‍ണ്ണായകമാവും. പ്രപഞ്ചത്തിന്റെ 85% ത്തോളം നിര്‍മ്മിയ്ക്കപ്പെട്ടിരിയ്ക്കുന്നത് ‘ഡാര്‍ക്ക് മാറ്റര്‍’ എന്നറിയപ്പെടുന്ന നിഗൂഢമായ ദ്രവ്യരൂപം കൊണ്ടാണെന്നാണ് കണക്കാക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നത്. ഇവയുടെ പരോക്ഷമായ പഠനങ്ങള്‍ക്ക് ന്യൂട്രീനോകളെ പ്രയോജനപ്പെടുത്താനുള്ള ശ്രമങ്ങളും നടക്കുന്നു.

ന്യൂട്രീനോകളുടെ അത്ഭുതലോകത്തെക്കുറിച്ചറിയാനുള്ള ഇന്ത്യയുടെ പ്രയാണം കൗതുകകരമായ ശാസ്ത്ര അറിവുകള്‍ക്ക് പുറമേ വളരെ കൃത്യതയാര്‍ന്ന ശാസ്ത്രീയ ഉപകരണങ്ങളുടെ തദ്ദേശീയമായ വികസനത്തിനും കാരണമാവും. ഇത്തരത്തില്‍ നേടുന്ന അറിവുകളും പ്രവര്‍ത്തനപരിചയവും വ്യവസായിക മേഖലയില്‍ ഉപയോഗപ്പെടുത്താനുമാവും. 

ചിത്രങ്ങൾക്ക് കടപ്പാട് : വിക്കിപീഡിയ

Happy

0 0 %

Sad

0 0 %

Excited

0 0 %

Sleepy

0 0 %

Angry

0 0 %

Surprise

0 0 %