பிரபஞ்ச தோற்றத்தை அறிய உதவும் முக்கிய கண்டுபிடிப்பு: இயற்பியலையே மாற்றுமா?

பெருவெடிப்பின்போது, பொருளும் எதிர்ப்பொருளும் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து, ஒன்றையொன்று அழித்து, ஒளியாற்றலை வெளிப்படுத்தியிருக்க வேண்டும்.

பிரபஞ்சம் தோன்றியபோது பெருமளவில் இருந்த மர்மமான ஒரு பொருள் ‘ஆன்டிமேட்டர்’ (antimatter). தமிழில் இது 'எதிர்பொருள்' என்றழைக்கப்படுகிறது. இதுகுறித்த ஒரு முக்கியமான கண்டுபிடிப்பை விஞ்ஞானிகள் நிகழ்த்தியிருக்கின்றனர்.

ஆன்டிமேட்டர் எனப்படும் எதிர்பொருள், நம்மைச் சுற்றியிருக்கும் பொருளுக்கு (matter) எதிரானது. நட்சத்திரங்களும் கோள்களும் பொருளால் தான் உருவாகின்றன.

நமது பிரபஞ்சத்தை உருவாக்கியதாகக் கருதப்படும் பெருவெடிப்பில், பொருள், எதிர்பொருள் இரண்டும் சம அளவுகளில் உருவாயின. பொருள் எல்லா இடங்களிலும் இருந்தாலும், எதிர்பொருளைக் கண்டுபிடிப்பது மிகக் கடினமாக உள்ளது.

இரண்டும் ஈர்ப்பு விசைக்கு ஒரே மாதிரி எதிர்வினையாற்றுகின்றன என்று சமீபத்திய ஆய்வு ஒன்று கண்டறிந்துள்ளது.

எதிர்பொருள் ஈர்ப்பு விசையின் எதிர்வினையாக, விழுவதற்கு பதில் மேலே எழுந்திருந்தால், நமக்குத் தெரிந்த இயற்பியல் தலைகீழாக மாறியிருக்கும்.

ஆனால், எதிர்பொருளின் அணுக்கள் கீழ்நோக்கி விழுவதை விஞ்ஞானிகள் இப்போது முதன்முறையாக உறுதிப்படுத்தியுள்ளனர்.

இருப்பினும், இது முட்டுக்கட்டை இல்லை. மாறாக புதிய சோதனைகள் மற்றும் கோட்பாடுகளுக்கான கதவுகளைத் திறக்கிறது.

உதாரணமாக, பொருள் விழும் அதே வேகத்தில் எதிர்பொருள் கீழே விழுகிறதா?

கோட்பாட்டின்படி பார்த்தால், பெருவெடிப்பின் போது, பொருளும் எதிர்பொருளும் ஒன்றுடன் ஒன்று இணைந்து, ஒன்றையொன்று அழித்து, ஒளியாற்றலை வெளிப்படுத்தியிருக்க வேண்டும். ஆனால் அப்படி நிகழவில்லை.

இது இயற்பியலின் பெரிய மர்மங்களில் ஒன்று. மேலும் இரண்டிற்கும் இடையிலான வேறுபாடுகளை வெளிக்கொணர்வது அதைத் தீர்ப்பதற்கான திறவுகோலாக இருக்கும்.

உலகம் உருவான முதல் தருணங்களில் பொருள் எப்படியோ எதிர்பொருளை வென்றுவிட்டது. உலகின் மிகப்பெரிய துகள் இயற்பியல் ஆய்வகமான சுவிட்சர்லாந்தில் உள்ள செர்னில் (CERN) இருக்கும் ஆராய்ச்சிக் குழுவின் உறுப்பினரான முனைவர் டேனியல் ஹோட்கின்சனின் கருத்துப்படி, புவியீர்ப்பு விசைக்கு எதிர்பொருள் எவ்வாறு எதிர்வினையாற்றுகிறது என்பது முக்கியமான விஷயமாக இருக்கலாம்.

“நமது பிரபஞ்சத்தில் பொருள் எப்படி ஆதிக்கம் செலுத்தியது என்பது எங்களுக்குப் புரியவில்லை. அதுதான் எங்கள் தேடுதலைத் தூண்டுகிறது," என்கிறார் அவர்.

பிரபஞ்சத்தில், எதிர்பொருளின் பெரும்பாலான துகள்கள் ஒரு விநாடிக்கும் குறைவான காலம் மட்டுமே நிலைத்திருக்கின்றன. எனவே சோதனைகளை மேற்கொள்ள, செர்ன் குழு அதை ஒரு நிலையான மற்றும் நீடித்த வடிவத்தில் உருவாக்க வேண்டும்.

பேராசிரியர் ஜெஃப்ரி ஹாங்ஸ்ட், முப்பது ஆண்டுகளாக துணை அணுத் துகள்களில் இருந்து ஆயிரக்கணக்கான எதிர்பொருள் அணுக்களை சிரமமின்றி உருவாக்கி, அவற்றைப் பிடிக்கவும், பின்னர் அவற்றைக் கைவிடவும் ஒரு வசதியை உருவாக்கியுள்ளார்.

"ஆன்டிமேட்டர் எனப்படும் இந்த எதிர்பொருள், நீங்கள் கற்பனை செய்யக்கூடிய விஷயங்களை விடவும் மிகச்சிறந்த, மர்மமான ஒன்று," என்கிறார் அவர்.

"நாங்கள் புரிந்துகொண்ட வரையில், எதிர்பொருளை வைத்து நம்மால் ஒரு பிரபஞ்சத்தையே உருவாக்க முடியும்," என்கிறார் அவர்.

"இந்தக் கண்டுபிடிப்பு மிகவும் ஊக்கமளிக்கிறது. பொருள் என்றால் என்ன, அது எவ்வாறு செயல்படுகிறது என்பன பற்றிய மிக அடிப்படையான கேள்விகளில் இதுவும் ஒன்று," என்கிறார்.

பொருள் என்றால் என்ன என்பதிலிருந்து ஆரம்பிக்கலாம். நமது உலகில் உள்ள அனைத்துமே அணுக்கள் எனப்படும் சிறிய துகள்களால் உருவாக்கப்பட்டவை.

மிக எளிமையான அணு ஹைட்ரஜன் அணு. சூரியன் பெரும்பாலும் இதனால் தான் உருவாக்கப்பட்டுள்ளது. ஒரு ஹைட்ரஜன் அணுவின் நடுவில் நேர் மின்னோட்டம் கொண்ட புரோட்டான் (proton) என்னும் துகள் உள்ளது. அதைச் சுற்றி வருகிறது, எதிர் மின்னோட்டமுள்ள எலக்ட்ரான்.

செர்ன் சோதனைகளில் பயன்படுத்தப்படும் ஹைட்ரஜனின் எதிர்பொருளான ஆன்டிஹைட்ரஜனை (antihydrogen) எடுத்துக் கொண்டால், அதன் நடுவில் எதிர் மின்னோட்டமுள்ள புரோட்டான் (ஆன்டிபுரோட்டான் - antiproton) உள்ளது. அதைச் சுற்றி வருவது நேர் மின்னோட்டமுள்ள எலக்ட்ரான் (பாசிட்ரான் – positron).

இந்த ஆன்டிபுரோட்டான்கள், செர்னின் விசைமுடுக்கிகளில் துகள்களை ஒன்றோடு ஒன்று மோத விடுவதன் மூலம் உற்பத்தி செய்யப்படுகின்றன. அவை கிட்டத்தட்ட ஒளியின் வேகத்தில் குழாய்கள் வழியாக ஆன்டிமேட்டர் ஆய்வகத்தை வந்தடைகின்றன.

இந்த வேகம் ஆராய்ச்சியாளர்களால் கட்டுப்படுத்த முடியாதது. முதல் படி, அவற்றின் வேகத்தைக் குறைப்பது. இவற்றை ஒரு வளையத்தைச் சுற்றி அனுப்புவதன் மூலம் ஆராய்ச்சியாளர்கள் இவற்றின் வேகத்தைக் குறைக்கிறார்கள். இது அதன் ஆற்றலைச் செலவிட்டு அதன் வேகத்தைக் குறைக்கிறது.

ஆன்டிபுரோட்டான்கள் மற்றும் பாசிட்ரான்கள் பின்னர் ஒரு மாபெரும் காந்தத்திற்குள் அனுப்பப்படுகின்றன, அங்கு அவை கலந்து ஆயிரக்கணக்கான ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்களை உருவாக்குகின்றன.

காந்தம் ஒரு புலத்தை உருவாக்குகிறது, இது ஆன்டிஹைட்ரஜனை சிக்க வைக்கிறது. அது கொள்கலனின் பக்கத்தைத் தொட்டால், அது உடனடியாக அழிக்கப்படும், ஏனென்றால் எதிர்பொருளால் நம் உலகத்துடன் தொடர்புகொள்ள முடியாது.

காந்தப்புலம் அணைக்கப்படும்போது, ஆன்டிஹைட்ரஜன் அணுக்கள் வெளியாகும்.

சென்சார்கள், அவை மேலே விழுந்தனவா அல்லது கீழே விழுந்தனவா என்பதைக் கண்டறியும்.

ஆன்டிபுரோட்டான்கள் மற்றும் பாசிட்ரான்கள் பின்னர் ஒரு மாபெரும் காந்தத்திற்குள் அனுப்பப்படுகின்றன, அங்கு அவை கலந்து ஆயிரக்கணக்கான ஆன்டிஹைட்ரஜனின் அணுக்களை உருவாக்குகின்றன

சில கோட்பாட்டாளர்கள் எதிர்பொருள் ‘மேல்நோக்கி விழும்’ என்று கணித்துள்ளனர். ஆனால் பெரும்பாலானோர், அது பொருளைப் போலவே கீழே விழ வேண்டும் என்று கூறுகின்றனர். குறிப்பாக ஆல்பர்ட் ஐன்ஸ்டைன் நூறு ஆண்டுகளுக்கு முன்பு, தனது பொது சார்பியல் கோட்பாட்டில் இதைக் குறிப்பிட்டுள்ளார்.

செர்னில் உள்ள ஆராய்ச்சியாளர்கள், ஐன்ஸ்டைன் சொன்னது சரிதான் என்பதை ஆணித்தரமாக உறுதிப்படுத்தியுள்ளனர்.

ஆனால் எதிர்பொருள் கீழே விழவில்லை என்பதால், அது பொருளின் அதே வேகத்தில் கீழே விழுகிறது என்று அர்த்தமல்ல.

ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் பரிசோதனையை அடுத்த கட்டங்களுக்கு மேம்படுத்தி, அதை அதிக உணர்திறன் கொண்டதாக மாற்றி, எதிர்பொருள் என்ன வேகத்தில் விழுகிறது என்பதைச் சோதிக்க விருக்கின்றனர்.